JP3735873B2

JP3735873B2 - Printed wiring board

Info

Publication number: JP3735873B2
Application number: JP24474894A
Authority: JP
Inventors: 努佐藤
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2021-01-18
Also published as: JPH0883971A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は，プリント配線板用の穴埋めインクであって，特にスルーホールの内部，及び各パターン回路の間の間隙に充填するための穴埋めインクに関する。
【０００２】
【従来技術】
ボールグリッドタイプのプリント配線板には，表側面及び裏側面に設けた各パターン回路の電気的導通を図るため，又は熱放散のために，スルーホールが設けられている。
図１４に示すごとく，このスルーホール９０は，プリント配線板を構成する絶縁基板９を貫通して形成されている。スルーホール９０の内壁には，金属めっき膜３が施されている。
【０００３】
そして，上記スルーホール９０の内部には，穴埋めインク１９が充填してある。この穴埋めインク１９は，プリント配線板をマザーボードに半田付けする際，スルーホール９０を通じてフラックス，半田洗浄液等が滲み出すことを防止し，絶縁基板９の表側面に設けたパターン回路６１および各種電子部品の汚染を防止する役目を果たしている。
上記穴埋めインク１９は，フィラーを含浸したエポキシ樹脂であり，図１５に示すごとく，アスペクト比（絶縁基板９の厚み（ａ）／スルーホール９０の口径（ｂ））が高いスルーホール９０の中で用いられても，優れた熱衝撃性を発揮する。
【０００４】
また，図１４に示すごとく，隣合う各パターン回路６１の間の間隙６０にも穴埋めインク１７が充填されている。この穴埋めインク１７は，ソルダーレジスト膜７を，各パターン回路６１の間の間隙６０において，窪みを発生させることなく，平坦な表面とするための穴埋め用として用いられる。
【０００５】
【解決しようとする課題】
ところで，上記穴埋めインク１９，１７を一つの工程によりスルーホールの内部及びパターン回路の間の間隙６０に充填し，プリント配線板の製造方法の簡略化を図りたいという要望がある。
【０００６】
そこで，スルーホール９０の内部，及びパターン回路６１の間の間隙６０に，同種の穴埋めインクを用いて，１回の塗布により充填することが考えられるが，いずれの環境にも適した穴埋めインクは，従来存在しなかった。
即ち，スルーホール内を充填するための穴埋めインクを，パターン回路の間にも充填した場合には，図１６（ａ），（ｂ）に示すごとく，ヒートサイクル時に，パターン回路６１と穴埋めインク１７との境界付近を被覆するソルダーレジスト膜７に，クラック７９が発生するおそれがある。
【０００７】
逆に，パターン回路６１の間の間隙６０に充填するための穴埋めインクを，スルーホールの中に充填した場合には，図１５に示すごとく，ヒートサイクル時に，スルーホール内の穴埋めインクに亀裂１９９が生じる。そのためスルーホール９０の密閉性を保持することができず，絶縁基板９の上のパターン回路及び半導体チップ等に腐食等の損傷を与えるおそれがある。
【０００８】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み，耐熱衝撃性に優れ，かつパターン回路及び穴埋めインクの上面を被覆するソルダーレジスト膜のクラックの発生を防止し，かつスルーホール内の密閉性を確保することができる，プリント配線板を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
本発明は，絶縁基板を貫通して設けたスルーホールを有するプリント配線板であって，
上記スルーホールの内部，及び上記絶縁基板の表面に形成された隣合う各パターン回路の間の間隙に充填され，エポキシ樹脂と０．００１〜０．０５０μｍの平均粒子径を有するシリカ粉末との混合物よりなる穴埋めインクと，
上記パターン回路及び穴埋めインクを被覆するソルダーレジスト膜と，
を備えることを特徴とするプリント配線板にある。
【００１０】
本発明において最も注目すべきことは，穴埋めインクが，平均粒子径０．００１〜０．０５０μｍのシリカ粉末を含浸していることである。
上記シリカ粉末は，平均粒子径０．００１μｍ未満の場合には，シリカ粉末が浮遊しやすくなるので取扱いにくくなるおそれがあり，またコスト高となる場合がある。一方，平均粒子径が０．０５０μｍを越える場合には，熱衝撃により，スルーホール内の穴埋めインクに亀裂が発生し，絶縁基板の表裏間の密閉性を保持することが困難となる。
【００１１】
上記シリカ粉末は，上記穴埋めインク中に，０．３〜５重量％含有されていることが好ましい。０．３重量％未満の場合には，穴埋めインクの強度が低下し，熱衝撃によりスルーホール内の穴埋めインクに亀裂が発生するおそれがある。一方，５重量％を越える場合には，パターン回路の間の間隙の穴埋めインクに，シリカ粉末とエポキシ樹脂との間の熱膨張の差により，エポキシ樹脂に亀裂が発生しやすくなる。
【００１２】
また，上記シリカ粉末は，その表面がカップリング処理されていることが好ましい。これにより，シリカ粉末とエポキシ樹脂との接合強度が高まり，熱衝撃を受けた場合にも，シリカ粉末付近のエポキシ樹脂に亀裂が発生することを防止することができる。
ここにカップリング処理とは，シリカ粉末にカップリング剤を添加，混合することにより，シリカ粉末の表面が有機物質と強い結合を形成した状態とする処理をいう。
【００１３】
上記スルーホールの内壁は金属めっき膜により被覆され，かつ上記金属めっき膜の表面には化学的表面処理により粗化表面層が形成されていることが好ましい。この場合には，穴埋めインクが，スルーホールの内壁に対して密着する。そのため，例え，熱衝撃を受けても，穴埋めインクがスルーホールの内壁から剥がれることがない。従って，スルーホール内の密閉性をより確実に確保することができる。
【００１４】
上記化学的表面処理としては，例えば，黒化処理だけを行う方法，黒化処理及び黒化還元処理を順次行う方法，黒化処理，黒化還元処理及び酸処理を順次行う方法等がある。
【００１５】
上記黒化処理だけを行う方法としては，例えば，亜塩素酸ナトリウム，リン酸３ナトリウム，水酸化ナトリウム等を水に溶解した黒化処理液に，上記絶縁基板を浸漬することにより行う。これにより，金属めっき膜の表面に，その針状結晶が生成する。この結晶が，スルーホール内及び絶縁基板の金属めっき膜上の表面に，粗化表面層を形成する。
【００１６】
上記黒化処理及び黒化還元処理を順次行う方法としては，例えば，上記黒化処理液に上記絶縁基板を浸漬し，次いで，水素化ホウ素ナトリウム，水酸化ナトリウム等を水に溶解した第一還元処理液に，上記絶縁基板を浸漬する。更に，これを水酸化ナトリウム，ホルムアルデヒド，メタノール等を水に溶解した第二還元処理液に浸漬する。これにより，金属めっき膜の表面にその針状結晶が生成し，この結晶が還元される。
【００１７】
上記黒化処理，黒化還元処理及び酸処理を順次行う方法としては，例えば，上記黒化処理液及び上記還元処理液に，順に上記絶縁基板を浸漬し，次いでこれを酸処理用の硫酸等の酸処理液に浸漬する。これにより，金属めっき膜の表面にその針状結晶が生成し，この結晶が一端還元された後，酸化される。
【００１８】
次に，粗化表面層を形成している上記スルーホールの内部及びその開口周辺部には，穴埋めインクを充填し，硬化させる。次に，絶縁基板の表面から突出した穴埋めインクを，絶縁基板表面の金属めっき膜の粗化表面層と共に，バフ，ブラシ等を用いて，研磨除去する。これにより，上記金属めっき膜及び穴埋めインクの表面が平滑になり，絶縁基板の表面全体が平滑面となる。次に，平滑な絶縁基板の表面には，パターン回路を形成する。
【００１９】
【作用及び効果】
本発明にかかる穴埋めインクにおいては，上記の平均粒子径を有するシリカ粉末を用いている。このシリカ粉末は，従来において用いられていたフィラーよりも平均粒子径が小さい。そのため，穴埋めインクには高密度に，かつ均一にシリカ粉末を分散させることができ，充填硬化させた穴埋めインクの強度を向上させることができる。
【００２０】
また，熱衝撃を穴埋めインクに与えた場合には，シリカ粉末に熱応力が発生する。この熱応力は，シリカ粉末の周囲のエポキシ樹脂に微小な亀裂が生じることによりエポキシ樹脂に吸収される。そのため，この微小な亀裂は，エポキシ樹脂全体に伝播しない。
そのため，スルーホール内においては，穴埋めインクの全体に亀裂が発生しない。それ故，スルーホールの密閉性を確保することができる。従って，絶縁基板上のパターン回路及び半導体チップ等の腐蝕等の損傷を防止することができる。
【００２１】
また，隣合う各パターン回路の間の間隙においては，穴埋めインク自身が，穴埋めインクとパターン回路との境界付近を被覆するソルダーレジスト膜の応力を吸収する。そのため，ソルダーレジスト膜にクラックが発生することを防止することができる。
【００２２】
従って，本発明によれば，耐熱衝撃性に優れ，かつパターン回路及び穴埋めインクの上面を被覆するソルダーレジスト膜のクラックの発生を防止し，かつスルーホール内の密閉性を確保することができる，プリント配線板を提供することができる。
【００２３】
【実施例】
本発明の実施例にかかる穴埋めインクについて，図１〜図９を用いて説明する。
本例により作製されるプリント配線板１０は，図１に示すごとく，絶縁基板９を貫通して設けたスルーホール９０を設けている。スルーホール９０の内壁は，金属めっき膜３により被覆されている。このスルーホール９０の内部は，穴埋めインク１により充填されている。
また，絶縁基板９の表側面及び裏側面にはパターン回路６１，６２が形成されている。隣合う各パターン回路６１の間の間隙６０，及び隣合うパターン回路６２の間の間隙６０には，穴埋めインク１が充填されている。
【００２４】
上記のスルーホール９０，パターン回路６１又は６２の間に充填した穴埋めインク１は，エポキシ樹脂とシリカ粉末との混合物よりなる。シリカ粉末は，平均粒子径が０．０１０μｍである。シリカ粉末は，その表面がカップリング処理されている。シリカ粉末は，穴埋めインク中に，２重量％含有されている。
【００２５】
絶縁基板９の表側面には，パターン回路６１及び半導体チップ搭載用のダイパッド６３が設けられている。絶縁基板９の裏側面には，パターン回路６２及び放熱パッド６４が設けられている。
ダイパッド６３と放熱パッド６４の間は，絶縁基板９の略中央部に設けた上記スルーホール９０により電気的に接続している。絶縁基板９の表側面及び裏側面に設けた各パターン回路６１，６２の間は，図２に示すごとく，絶縁基板９の周辺部に設けた上記スルーホール９０により接続されている。
ボンディングパッド６１０及びマザーボード実装用のパッド６２０を除く，プリント配線板１０の表面は，ソルダーレジスト膜７により被覆されている。
【００２６】
次に，上記穴埋めインクを用いたプリント配線板の製造方法について，図３〜図７を用いて説明する。
まず，図３に示すごとく，表側面及び裏側面に銅箔２を貼着した絶縁基板９に，スルーホール９０を穿設する。次に，絶縁基板９の表面及びスルーホール９０の内壁に金属めっき膜３を施す。金属めっき膜３は，銅である。
【００２７】
次に，エッチングレジスト法により，銅箔２及び金属めっき膜３の不要部分を除去して，絶縁基板９の表側面にはパターン回路６１，ボンディングパッド６１０，及びダイパッド６３を，一方絶縁基板９の裏側面にはパターン回路６２及び放熱パッド６４を形成する。
【００２８】
次に，図４に示すごとく，スルーホール９０の内部を含む絶縁基板９の全表面に，上記の穴埋めインク１を被覆する。
次いで，この穴埋めインク１を加熱又は紫外線照射により硬化させる。
【００２９】
次に，図５に示すごとく，硬化した穴埋めインク１の表面をバフにより研磨して，パターン回路６１，６２，ダイパッド６３，放熱パッド６４，及びマザーボード実装用のパッド形成部分を露出させて，これらの間の間隙６０とスルーホール９０の内部にのみ，穴埋めインク１を残す。また，上記研磨により，穴埋めインク１より露出した金属めっき膜３の表面を平滑面３９とする。
【００３０】
次に，図６に示すごとく，ボンディングパッド６１０，ダイパッド６３，及びマザーボード実装用のパッドを形成する部分を除く，絶縁基板９の全表面に，ソルダーレジスト膜７を被覆する。次に，図７に示すごとく，ソルダーレジスト膜７により覆われていない金属めっき膜３の表面に，Ｎｉ／Ａｕめっき膜４を被覆する。これにより，ダイパッド６３，ボンディングパッド６１０がＮｉ／Ａｕめっき膜４により被覆される。また，絶縁基板９の裏側面には，マザーボードと半田接合するためのパッド６２０が形成される。これにより，上記プリント配線板１０が得られる。
【００３１】
上記プリント配線板１０には，図１に示すごとく，ダイパッド６３の上に，接着剤５９を用いて，半導体チップ５が搭載され，ワイヤー５０により，ボンディングパッド６１０と電気的に接続される。
このプリント配線板１０の裏側面におけるパッド６２０は，マザーボード８のパッド８２の上に，ボール状の半田８１を介して搭載される。次いで，これを加熱して，両者を半田付けする。
【００３２】
次に，本例の作用効果について説明する。
本例においては，図８に示すごとく，穴埋めインク１が，上記の平均粒子径を有するシリカ粉末１１とエポキシ樹脂１２との混合物である。このシリカ粉末１１は，図９に示す従来の穴埋めインク１９９に用いられていたフィラー１９１よりも平均粒子径が小さい。そのため，高密度にかつ均一にエポキシ樹脂１２の中に分散している。このため，穴埋めインク１の強度が向上する。
【００３３】
また，熱衝撃を穴埋めインク１に与えた場合には，シリカ粉末１１に応力が発生する。この熱応力は，シリカ粉末１１の周囲のエポキシ樹脂１２に微小な亀裂１２１が生じることにより吸収される。この微小な亀裂１２１は，図１６に示す従来に係る穴埋めインク１９９のようにエポキシ樹脂全体に伝播しない。そのため，シリカ粉末１１の熱応力は穴埋めインク自身が吸収する。
【００３４】
そのため，スルーホールの中においては，穴埋めインク１の全体に亀裂が発生しない。このため，図１に示すごとく，スルーホール９０の密閉性を確保することができる。従って，プリント配線板１０をマザーボード８に半田付けする際，スルーホール９０を通じてフラックス，半田洗浄液等が滲み出すこともなく，絶縁基板９の表側面に形成したパターン回路６１，ボンディングパッド６１０，半導体チップ５に腐蝕等の損傷が発生するのを防止することができる。
【００３５】
また，隣合う各パターン回路６１，６２の間の間隙６０においては，穴埋めインク自身が，穴埋めインク１とパターン回路６１，６２との境界付近を被覆するソルダーレジスト膜７の応力を吸収する。それ故，ソルダーレジスト膜７にクラックが発生するのを防止することができる。
【００３６】
実施例２
本例においては，穴埋めインクの耐熱衝撃性について評価した。
評価に当たっては，シリカ粉末の含有量及び平均粒子径を種々に変えた穴埋めインク（試料１，２，３，４，５，Ｃ１，Ｃ２）を調製した。
そして，各穴埋めインクを用いて，プリント配線板を作製した。シリカ粉末の含有量及び平均粒子径は，表１に示すように変えた。その他は，実施例１と同様である。
【００３７】
スルーホール内の穴埋めインクの評価においては，穴埋めインクの亀裂の発生状況を調べた。その結果を表１に示した。同表中，
○は，シリカ粉末の周囲に若干のクラックが認められる程度の状態を示す。
△は，穴埋めインク中に混在する隣合うシリカ粉末の間を結ぶ程度のクラックが認められる程度の状態を示す。
×は，スルーホールを横断する程度の太くて長いクラックが認められる程度の状態を示す。
【００３８】
パターン回路の間の間隙を充填する穴埋めインクの評価においては，パターン回路及び穴埋めインクの上面を被覆するソルダーレジスト膜のクラックの発生状態を調べた。その結果を表１に示した。同表中，
○は，上記の○と同様である。
△は，上記の△と同様である。
×は，隣接するパターン回路の間を横断する程度の太くて長いクラックが認められる程度の状態を示す。
【００３９】
同表において，シリカ粉末の含有量が０．４〜４．０重量％であり，且つ平均粒子径が０．０１〜０．０３０μｍである場合（試料１〜５）には，スルーホール内の穴埋めインクに亀裂の発生はなかった。また，パターン回路と穴埋めインクとの境界付近を被覆するソルダーレジスト膜には，クラックの発生はなかった。
一方，試料Ｃ１及びＣ２の場合は，いずれも比較的長いクラックの発生が認められた。
【００４０】
【表１】

【００４１】
実施例３
本例のプリント配線板は，図１０に示すごとく，スルーホール９０の内壁を被覆する金属めっき膜３の表面が，化学的表面処理により粗化表面層３０を形成している点で，実施例１のプリント配線板と異なる。その他の構成は実施例１と同様である。
【００４２】
本例のプリント配線板の製造方法について図１１〜図１３を用いて説明する。まず，実施例１と同様に，絶縁基板９にパターン回路６１，６２，ボンディングパッド６１０，ダイパッド６３，放熱パッド６４を形成する（図３参照）。
【００４３】
次に，図１１に示すごとく，化学的表面処理により，金属めっき膜３の表面に粗化表面層３０を形成する。上記化学的表面処理は，黒化処理により行う。
上記黒化処理は，以下の黒化処理液に，０．３〜１５分間，絶縁基板９を浸漬することにより行う。この黒化処理により，金属めっき膜３の表面には，銅の針状結晶が生成する。
【００４４】
▲１▼黒化処理液
・成分（水中濃度）
亜塩素酸ナトリウム．．．．．．．２０〜７０ｇ／リットル，
リン酸３ナトリウム１２水．．．．１０〜３０ｇ／リットル，
水酸化ナトリウム．．．．．．．．１０〜３０ｇ／リットル，
・温度．．．．．．．．７０〜９８℃，
【００４５】
次に，図１２に示すごとく，スルーホール９０の内部を含む絶縁基板９の全表面に，実施例１と同様の穴埋めインク１を被覆し，加熱又は紫外線照射等の手段により硬化させる。
【００４６】
次に，図１３に示すごとく，硬化した穴埋めインク１の表面をバフにより研磨して，パターン回路６１，６２，ダイパッド６３，放熱パッド６４，及びマザーボード実装用のパッドの形成部分を露出させて，これらの間の間隙６０とスルーホール９０の内部にのみ，穴埋めインク１を残す。
また，上記研磨により，穴埋めインク１より露出した金属めっき膜３の表面を平滑面３９とする。
【００４７】
その後，実施例１と同様に，ソルダーレジスト膜７による絶縁基板９の被覆（図６参照），Ｎｉ／Ａｕめっき膜４による金属めっき膜３の被覆（図７参照）を行なう。これにより，図１０に示すプリント配線板が得られる。
【００４８】
本例においては，図１０に示すごとく，スルーホール９０の内壁に形成した金属めっき膜３の表面に，化学的表面処理を施して，粗化表面層３０を形成している。粗化表面層３０には，穴埋めインク１がスルーホール９０の内壁に対し密着する。
そのため，例え，熱衝撃を受けても，穴埋めインク１がスルーホール９０の内壁から剥がれることもない。従って，スルーホール９０から湿気が浸入するのを防止することができる。
【００４９】
それ故，プリント配線板を半田付けによりマザーボードに実装する場合においても，半田の溶融温度により，スルーホール内の金属めっき膜３と穴埋めインク１との間に剥離を生じない。
【００５０】
また，スルーホール９０の内部だけでなく，その開口周辺部にも穴埋めインク１を供給している。そのため，例え，穴埋めインク１を硬化する際に穴埋めインク１が収縮しても，スルーホール９０の内部全体を穴埋めインク１により充填することができる。
【００５１】
また，絶縁基板９の表面の金属めっき３には粗化表面層が形成されるが，その後これを研磨して均一な平滑面としている。そのため，金属めっき３の表面を，更にめっき膜で被覆する場合にも，均一な厚みのめっき膜を形成することができる。
このため，絶縁基板９の表面に，平滑で層厚みが均一なパターン回路６１及びダイパッド６３を形成することができる。
その他，本例においても，実施例１と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のプリント配線板をマザーボードに実装した状態を示す断面図。
【図２】実施例１のプリント配線板の表側面を示す説明図。
【図３】実施例１のプリント配線板の製造方法において，スルーホール，パターン回路，ダイパッド，及び放熱パッド等のパターンを形成した絶縁基板の断面図。
【図４】図３に続く，穴埋めインクを充填した絶縁基板の断面図。
【図５】図４に続く，パターン表面の穴埋めインクを研磨除去した絶縁基板の断面図。
【図６】図５に続く，ソルダーレジスト膜を形成した絶縁基板の断面図。
【図７】図６に続く，Ｎｉ／Ａｕめっき膜を施した絶縁基板の断面図。
【図８】実施例１の，穴埋めインク中のシリカ粉末を示す説明図。
【図９】実施例１における，穴埋めインク中のフィラーが大径の場合の問題点を示す説明図。
【図１０】実施例３のプリント配線板の断面図。
【図１１】実施例３の，化学的表面処理を施した絶縁基板の断面図。
【図１２】図１１に続く，穴埋めインクを充填した絶縁基板の断面図。
【図１３】図１２に続く，パターン表面の穴埋めインクを研磨除去した絶縁基板の断面図。
【図１４】従来例の，プリント配線板の要部断面図。
【図１５】従来例の，プリント配線板のスルーホール付近の拡大断面図。
【図１６】従来例の，プリント配線板のパターン回路と穴埋めインクとの境界付近の断面図（ａ），及び（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図（ｂ）。
【符号の説明】
１．．．穴埋めインク，
１０．．．プリント配線板，
１１．．．シリカ粉末，
３．．．金属めっき膜，
３０．．．粗化表面層，
４．．．Ｎｉ／Ａｕめっき膜，
５．．．半導体チップ，
６０．．．間隙，
６１，６２．．．パターン回路，
９．．．絶縁基板，
９０．．．スルーホール，[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a hole-filling ink for a printed wiring board, and more particularly to a hole-filling ink for filling the inside of a through hole and a gap between each pattern circuit.
[0002]
[Prior art]
The ball grid type printed wiring board is provided with through-holes for electrical conduction of each pattern circuit provided on the front side surface and the back side surface or for heat dissipation.
As shown in FIG. 14, the through hole 90 is formed so as to penetrate the insulating substrate 9 constituting the printed wiring board. A metal plating film 3 is applied to the inner wall of the through hole 90.
[0003]
The through hole 90 is filled with a hole filling ink 19. This hole-filling ink 19 prevents the flux, solder cleaning liquid, etc. from seeping out through the through-hole 90 when soldering the printed wiring board to the mother board, and the pattern circuit 61 provided on the front side surface of the insulating substrate 9 and various electronic components. It plays a role in preventing pollution.
The hole filling ink 19 is an epoxy resin impregnated with a filler. As shown in FIG. 15, the hole filling ink 19 has a high aspect ratio (thickness (a) of the insulating substrate 9 / diameter (b) of the through hole 90). Even if it is used, it exhibits excellent thermal shock properties.
[0004]
Further, as shown in FIG. 14, the gap filling ink 17 is also filled in the gap 60 between the adjacent pattern circuits 61. This hole-filling ink 17 is used for filling the solder resist film 7 in a gap 60 between the pattern circuits 61 so as to make a flat surface without generating depressions.
[0005]
[Problems to be solved]
By the way, there is a demand for simplifying the printed wiring board manufacturing method by filling the

hole filling inks

19 and 17 in the gap 60 between the inside of the through hole and the pattern circuit in one process.
[0006]
Therefore, it is conceivable to fill the gap 60 between the through hole 90 and the pattern circuit 61 by using the same kind of hole filling ink by a single application, but the hole filling ink suitable for any environment is used. , Never existed before.
That is, when the filling ink for filling the through hole is also filled between the pattern circuits, as shown in FIGS. 16A and 16B, during the heat cycle, the pattern circuit 61 and the filling ink 17 are filled. There is a possibility that a crack 79 may occur in the solder resist film 7 covering the vicinity of the boundary.
[0007]
On the contrary, when the hole filling ink for filling the gap 60 between the pattern circuits 61 is filled in the through hole, as shown in FIG. 15, the hole filling ink in the through hole cracks 199 during the heat cycle. Occurs. Therefore, the sealing property of the through hole 90 cannot be maintained, and there is a risk that the pattern circuit on the insulating substrate 9 and the semiconductor chip or the like may be damaged by corrosion.
[0008]
In view of such conventional problems, the present invention is excellent in thermal shock resistance, prevents the occurrence of cracks in the solder resist film covering the upper surface of the pattern circuit and the hole-filling ink, and ensures the sealing property in the through hole. It is intended to provide a printed wiring board that can.
[0009]
[Means for solving problems]
The present invention is a printed wiring board having a through hole provided through an insulating substrate,
Above the through holes, and is filled in a gap between the pattern circuits adjacent formed on the surface of the insulating substrate, a mixture of silica powder having an average particle diameter of the epoxy resin and 0.001~0.050μm A hole filling ink comprising:
And the solder resist film covering the pattern circuit and filling the ink,
It is in the printed wiring board characterized by providing.
[0010]
What should be noted most in the present invention is that the hole-filling ink is impregnated with silica powder having an average particle size of 0.001 to 0.050 μm.
When the silica powder has an average particle diameter of less than 0.001 μm, the silica powder tends to float, which may make it difficult to handle and may increase the cost. On the other hand, if the average particle diameter exceeds 0.050 μm, cracks occur in the ink filling the through holes due to thermal shock, making it difficult to maintain the sealing between the front and back of the insulating substrate.
[0011]
The silica powder is preferably contained in the hole-filling ink in an amount of 0.3 to 5% by weight. If it is less than 0.3% by weight, the strength of the ink for filling the hole is lowered, and there is a possibility that the ink for filling the hole in the through hole is cracked due to thermal shock. On the other hand, if it exceeds 5% by weight, cracks are likely to occur in the epoxy resin due to the difference in thermal expansion between the silica powder and the epoxy resin in the ink for filling the gaps between the pattern circuits.
[0012]
Moreover, it is preferable that the surface of the silica powder is subjected to a coupling treatment. As a result, the bonding strength between the silica powder and the epoxy resin is increased, and it is possible to prevent the epoxy resin near the silica powder from cracking even when subjected to thermal shock.
Here, the coupling treatment refers to a treatment in which a coupling agent is added to and mixed with silica powder so that the surface of the silica powder forms a strong bond with an organic substance.
[0013]
Preferably, the inner wall of the through hole is covered with a metal plating film, and a roughened surface layer is formed on the surface of the metal plating film by chemical surface treatment. In this case, the hole filling ink adheres to the inner wall of the through hole. For this reason, even if a thermal shock is applied, the ink for filling the hole does not peel off from the inner wall of the through hole. Therefore, it is possible to ensure the sealing performance in the through hole more reliably.
[0014]
Examples of the chemical surface treatment include a method of performing only blackening treatment, a method of sequentially performing blackening treatment and blackening reduction treatment, a method of sequentially performing blackening treatment, blackening reduction treatment, and acid treatment.
[0015]
As a method of performing only the blackening treatment, for example, the insulating substrate is immersed in a blackening treatment solution in which sodium chlorite, trisodium phosphate, sodium hydroxide, or the like is dissolved in water. Thereby, the acicular crystal | crystallization produces | generates on the surface of a metal plating film. This crystal forms a roughened surface layer in the through hole and on the surface of the insulating substrate on the metal plating film.
[0016]
As a method of sequentially performing the blackening treatment and the blackening reduction treatment, for example, the first reduction in which the insulating substrate is immersed in the blackening treatment solution and then sodium borohydride, sodium hydroxide, etc. are dissolved in water. The insulating substrate is immersed in a processing solution. Furthermore, this is immersed in the 2nd reduction process liquid which melt | dissolved sodium hydroxide, formaldehyde, methanol, etc. in water. Thereby, the acicular crystal | crystallization produces | generates on the surface of a metal plating film, and this crystal | crystallization is reduce | restored.
[0017]
As a method of sequentially performing the blackening treatment, blackening reduction treatment, and acid treatment, for example, the insulating substrate is immersed in the blackening treatment solution and the reduction treatment solution in order, and then this is treated with sulfuric acid for acid treatment or the like. Immerse in an acid treatment solution. As a result, the needle-like crystals are formed on the surface of the metal plating film, and the crystals are once reduced and then oxidized.
[0018]
Next, the inside of the through hole forming the roughened surface layer and the periphery of the opening are filled with a hole filling ink and cured. Next, the ink for filling the hole protruding from the surface of the insulating substrate is polished and removed together with the roughened surface layer of the metal plating film on the surface of the insulating substrate using a buff, a brush or the like. As a result, the surfaces of the metal plating film and the hole-filling ink become smooth, and the entire surface of the insulating substrate becomes a smooth surface. Next, a pattern circuit is formed on the surface of the smooth insulating substrate.
[0019]
[Action and effect]
In the hole-filling ink according to the present invention, silica powder having the above average particle diameter is used. This silica powder has an average particle size smaller than that of fillers conventionally used. Therefore, the silica powder can be uniformly and uniformly dispersed in the hole-filling ink, and the strength of the hole-filling ink that has been filled and cured can be improved.
[0020]
In addition, when a thermal shock is applied to the hole filling ink, thermal stress is generated in the silica powder. This thermal stress is absorbed by the epoxy resin by causing micro cracks in the epoxy resin around the silica powder. Therefore, this minute crack does not propagate throughout the epoxy resin.
Therefore, no cracks occur in the entire hole filling ink in the through hole. Therefore, the sealing property of the through hole can be ensured. Therefore, it is possible to prevent damage such as corrosion of the pattern circuit and the semiconductor chip on the insulating substrate.
[0021]
Further, in the gaps between the adjacent pattern circuits, the hole filling ink itself absorbs the stress of the solder resist film covering the vicinity of the boundary between the hole filling ink and the pattern circuit. Therefore, it is possible to prevent cracks from occurring in the solder resist film.
[0022]
Therefore, according to the present invention, the thermal shock resistance is excellent, the occurrence of cracks in the solder resist film covering the upper surface of the pattern circuit and the hole-filling ink can be prevented, and the sealing property in the through hole can be ensured. A printed wiring board can be provided.
[0023]
【Example】
A hole-filling ink according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the printed wiring board 10 manufactured according to this example is provided with a through hole 90 provided through the insulating substrate 9. The inner wall of the through hole 90 is covered with the metal plating film 3. The inside of the through hole 90 is filled with the hole filling ink 1.
Further,

pattern circuits

61 and 62 are formed on the front side surface and the back side surface of the insulating substrate 9. Filling ink 1 is filled in gaps 60 between adjacent pattern circuits 61 and gaps 60 between adjacent pattern circuits 62.
[0024]
The hole filling ink 1 filled between the through hole 90 and the

pattern circuit

61 or 62 is made of a mixture of epoxy resin and silica powder. The silica powder has an average particle size of 0.010 μm. The surface of the silica powder is coupled. Silica powder is contained 2% by weight in the ink for filling holes.
[0025]
A pattern circuit 61 and a die pad 63 for mounting a semiconductor chip are provided on the front side surface of the insulating substrate 9. A pattern circuit 62 and a heat radiating pad 64 are provided on the back side surface of the insulating substrate 9.
The die pad 63 and the heat radiating pad 64 are electrically connected by the through hole 90 provided in the substantially central portion of the insulating substrate 9. As shown in FIG. 2, the

pattern circuits

61 and 62 provided on the front side surface and the back side surface of the insulating substrate 9 are connected by the through holes 90 provided in the peripheral portion of the insulating substrate 9.
The surface of the printed wiring board 10 excluding the bonding pad 610 and the motherboard mounting pad 620 is covered with a solder resist film 7.
[0026]
Next, a method for manufacturing a printed wiring board using the hole filling ink will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 3, a through hole 90 is formed in an insulating substrate 9 having a copper foil 2 attached to the front side surface and the back side surface. Next, the metal plating film 3 is applied to the surface of the insulating substrate 9 and the inner wall of the through hole 90. The metal plating film 3 is copper.
[0027]
Next, unnecessary portions of the copper foil 2 and the metal plating film 3 are removed by an etching resist method, and a pattern circuit 61, a bonding pad 610, and a die pad 63 are provided on the front side surface of the insulating substrate 9. A pattern circuit 62 and a heat dissipation pad 64 are formed on the back side surface.
[0028]
Next, as shown in FIG. 4, the hole filling ink 1 is coated on the entire surface of the insulating substrate 9 including the inside of the through hole 90.
Next, the hole-filling ink 1 is cured by heating or ultraviolet irradiation.
[0029]
Next, as shown in FIG. 5, the surface of the cured hole filling ink 1 is polished by buffing to expose the

pattern circuits

61 and 62, the die pad 63, the heat radiating pad 64, and the pad forming portion for mounting the motherboard. The filling ink 1 is left only in the gap 60 between and the inside of the through hole 90. Further, the surface of the metal plating film 3 exposed from the hole filling ink 1 by the polishing is defined as a smooth surface 39.
[0030]
Next, as shown in FIG. 6, the solder resist film 7 is coated on the entire surface of the insulating substrate 9 except for the portions for forming the bonding pads 610, the die pads 63, and the motherboard mounting pads. Next, as shown in FIG. 7, the Ni / Au plating film 4 is coated on the surface of the metal plating film 3 that is not covered with the solder resist film 7. Thereby, the die pad 63 and the bonding pad 610 are covered with the Ni / Au plating film 4. A pad 620 for soldering to the mother board is formed on the back side surface of the insulating substrate 9. Thereby, the printed wiring board 10 is obtained.
[0031]
As shown in FIG. 1, the semiconductor chip 5 is mounted on the printed wiring board 10 on the die pad 63 by using an adhesive 59 and is electrically connected to the bonding pad 610 by the wire 50.
The pads 620 on the back side surface of the printed wiring board 10 are mounted on the pads 82 of the mother board 8 via ball-shaped solder 81. Then, this is heated and both are soldered.
[0032]
Next, the function and effect of this example will be described.
In this example, as shown in FIG. 8, the hole-filling ink 1 is a mixture of silica powder 11 and epoxy resin 12 having the above average particle diameter. This silica powder 11 has an average particle size smaller than that of the filler 191 used in the conventional hole-filling ink 199 shown in FIG. Therefore, it is dispersed in the epoxy resin 12 with high density and uniformity. For this reason, the strength of the hole filling ink 1 is improved.
[0033]
Further, when a thermal shock is applied to the hole filling ink 1, stress is generated in the silica powder 11. This thermal stress is absorbed by the occurrence of minute cracks 121 in the epoxy resin 12 around the silica powder 11. The minute crack 121 does not propagate to the entire epoxy resin like the conventional hole filling ink 199 shown in FIG. Therefore, the thermal stress of the silica powder 11 is absorbed by the hole filling ink itself.
[0034]
Therefore, no crack is generated in the entire hole-filling ink 1 in the through hole. For this reason, as shown in FIG. 1, the sealing property of the through hole 90 can be ensured. Therefore, when the printed wiring board 10 is soldered to the mother board 8, the flux, solder cleaning liquid, etc. do not bleed out through the through hole 90, and the pattern circuit 61, bonding pads 610, and semiconductor chip formed on the front side surface of the insulating substrate 9 are prevented. It is possible to prevent the occurrence of damage such as corrosion in 5.
[0035]
Further, in the gap 60 between the

adjacent pattern circuits

61 and 62, the hole filling ink itself absorbs the stress of the solder resist film 7 that covers the vicinity of the boundary between the hole filling ink 1 and the

pattern circuits

61 and 62. Therefore, it is possible to prevent cracks from occurring in the solder resist film 7.
[0036]
Example 2
In this example, the thermal shock resistance of the hole filling ink was evaluated.
For the evaluation, hole-filling inks (

Samples

1, 2, 3, 4, 5, C1, C2) in which the content of the silica powder and the average particle diameter were variously changed were prepared.
And the printed wiring board was produced using each hole filling ink. The content and average particle size of the silica powder were changed as shown in Table 1. Others are the same as in the first embodiment.
[0037]
In evaluating the filling ink in the through hole, the occurrence of cracks in the filling ink was investigated. The results are shown in Table 1. In the same table,
○ indicates a state where some cracks are observed around the silica powder.
Δ indicates a state where cracks to the extent of connecting adjacent silica powders mixed in the hole-filling ink are recognized.
X indicates a state in which a thick and long crack that crosses the through hole is recognized.
[0038]
In the evaluation of the hole filling ink that fills the gap between the pattern circuits, the occurrence of cracks in the solder resist film covering the upper surface of the pattern circuit and the hole filling ink was examined. The results are shown in Table 1. In the same table,
○ is the same as ○ above.
Δ is the same as Δ described above.
X indicates a state in which a thick and long crack that allows crossing between adjacent pattern circuits is recognized.
[0039]
In the same table, when the content of silica powder is 0.4 to 4.0% by weight and the average particle size is 0.01 to 0.030 μm (samples 1 to 5), There was no crack in the ink for filling holes. Moreover, no crack was generated in the solder resist film covering the boundary between the pattern circuit and the hole filling ink.
On the other hand, in the case of Samples C1 and C2, relatively long cracks were observed.
[0040]
[Table 1]

[0041]
Example 3
As shown in FIG. 10, the printed wiring board of this example is an embodiment in that the surface of the metal plating film 3 covering the inner wall of the through hole 90 forms a roughened surface layer 30 by chemical surface treatment. 1 different from the printed wiring board. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0042]
The manufacturing method of the printed wiring board of this example is demonstrated using FIGS. First, as in the first embodiment,

pattern circuits

61 and 62, bonding pads 610, die pads 63, and heat dissipation pads 64 are formed on the insulating substrate 9 (see FIG. 3).
[0043]
Next, as shown in FIG. 11, a roughened surface layer 30 is formed on the surface of the metal plating film 3 by chemical surface treatment. The chemical surface treatment is performed by blackening treatment.
The blackening treatment is performed by immersing the insulating substrate 9 in the following blackening treatment liquid for 0.3 to 15 minutes. As a result of this blackening process, copper needle-like crystals are formed on the surface of the metal plating film 3.
[0044]
(1) Blackening solution / component (water concentration)
Sodium chlorite. . . . . . . 20-70 g / liter,
Trisodium phosphate 12 water. . . . 10-30 g / liter,
Sodium hydroxide. . . . . . . . 10-30 g / liter,
·temperature. . . . . . . . 70-98 ° C,
[0045]
Next, as shown in FIG. 12, the entire surface of the insulating substrate 9 including the inside of the through hole 90 is covered with the same hole-filling ink 1 as in the first embodiment and cured by means such as heating or ultraviolet irradiation.
[0046]
Next, as shown in FIG. 13, the surface of the cured hole filling ink 1 is polished by buffing to expose the

pattern circuit

61, 62, the die pad 63, the heat radiating pad 64, and the formation part of the motherboard mounting pad. The hole-filling ink 1 is left only in the gap 60 and the through-hole 90 between them.
Further, the surface of the metal plating film 3 exposed from the hole filling ink 1 by the polishing is defined as a smooth surface 39.
[0047]
Thereafter, similarly to Example 1, the insulating substrate 9 is covered with the solder resist film 7 (see FIG. 6), and the metal plating film 3 is covered with the Ni / Au plating film 4 (see FIG. 7). Thereby, the printed wiring board shown in FIG. 10 is obtained.
[0048]
In this example, as shown in FIG. 10, the surface of the metal plating film 3 formed on the inner wall of the through hole 90 is subjected to chemical surface treatment to form the roughened surface layer 30. On the roughened surface layer 30, the hole filling ink 1 is in close contact with the inner wall of the through hole 90.
Therefore, for example, the hole filling ink 1 is not peeled off from the inner wall of the through hole 90 even when subjected to a thermal shock. Therefore, it is possible to prevent moisture from entering from the through hole 90.
[0049]
Therefore, even when the printed wiring board is mounted on the motherboard by soldering, peeling does not occur between the metal plating film 3 in the through hole and the filling ink 1 due to the melting temperature of the solder.
[0050]
Further, the hole-filling ink 1 is supplied not only to the inside of the through hole 90 but also to the periphery of the opening. Therefore, even if the hole-filling ink 1 shrinks when the hole-filling ink 1 is cured, the entire inside of the through hole 90 can be filled with the hole-filling ink 1.
[0051]
In addition, a roughened surface layer is formed on the metal plating 3 on the surface of the insulating substrate 9, but this is then polished to obtain a uniform smooth surface. Therefore, even when the surface of the metal plating 3 is further covered with a plating film, a plating film having a uniform thickness can be formed.
Therefore, the pattern circuit 61 and the die pad 63 having a smooth and uniform layer thickness can be formed on the surface of the insulating substrate 9.
In addition, also in this example, the same effect as Example 1 can be acquired.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in which a printed wiring board of Example 1 is mounted on a motherboard.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a front side surface of the printed wiring board according to the first embodiment.
3 is a cross-sectional view of an insulating substrate on which a pattern such as a through hole, a pattern circuit, a die pad, and a heat dissipation pad is formed in the method for manufacturing a printed wiring board according to Embodiment 1. FIG.
4 is a cross-sectional view of an insulating substrate filled with ink for filling holes, following FIG. 3;
FIG. 5 is a cross-sectional view of an insulating substrate after the pattern surface ink is polished and removed, following FIG. 4;
6 is a cross-sectional view of an insulating substrate on which a solder resist film is formed, following FIG. 5;
7 is a cross-sectional view of an insulating substrate provided with a Ni / Au plating film, following FIG. 6;
FIG. 8 is an explanatory diagram showing silica powder in the hole-filling ink of Example 1.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a problem when the filler in the hole-filling ink has a large diameter in the first embodiment.
10 is a cross-sectional view of a printed wiring board according to Embodiment 3. FIG.
11 is a cross-sectional view of an insulating substrate subjected to chemical surface treatment in Example 3. FIG.
12 is a cross-sectional view of an insulating substrate filled with hole-filling ink, following FIG. 11;
FIG. 13 is a cross-sectional view of the insulating substrate after the pattern surface ink is removed by polishing, following FIG. 12;
FIG. 14 is a cross-sectional view of a main part of a printed wiring board according to a conventional example.
FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of a through hole of a printed wiring board according to a conventional example.
16A and 16B are a cross-sectional view in the vicinity of a boundary between a printed circuit board pattern circuit and hole-filling ink, and a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
[Explanation of symbols]
1. . . Hole filling ink,
10. . . Printed wiring board,
11. . . Silica powder,
3. . . Metal plating film,
30. . . Roughened surface layer,
4). . . Ni / Au plating film,
5. . . Semiconductor chip,
60. . . gap,
61, 62. . . Pattern circuit,
9. . . Insulating substrate,
90. . . Through hole,

Claims

絶縁基板を貫通して設けたスルーホールを有するプリント配線板であって，
上記スルーホールの内部，及び上記絶縁基板の表面に形成された隣合う各パターン回路の間の間隙に充填され，エポキシ樹脂と０．００１〜０．０５０μｍの平均粒子径を有するシリカ粉末との混合物よりなる穴埋めインクと，
上記パターン回路及び穴埋めインクを被覆するソルダーレジスト膜と，
を備えることを特徴とするプリント配線板。 A printed wiring board having a through hole provided through an insulating substrate,
Above the through holes, and is filled in a gap between the pattern circuits adjacent formed on the surface of the insulating substrate, a mixture of silica powder having an average particle diameter of the epoxy resin and 0.001~0.050μm A hole filling ink comprising:
And the solder resist film covering the pattern circuit and filling the ink,
A printed wiring board comprising:

上記シリカ粉末は，上記穴埋めインク中に，０．３〜５重量％含有されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。The printed wiring board according to claim 1, wherein the silica powder is contained in the hole-filling ink in an amount of 0.3 to 5% by weight.

上記シリカ粉末は，その表面がカップリング処理されてい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。The printed wiring board according to claim 1 , wherein the surface of the silica powder is subjected to a coupling treatment.