(57)【要約】    【課題】  信頼性の高いプリント配線板の提供    【解決手段】  金属ポスト７７は２種類の径から構成され、基部７７ａ側の径が先端部７７ｂ側の径よりも大きい。基部７７ａ側の上に先端部７７ｂを形成する際に、高い位置合わせ精度でなくとも、基部側からずれること無く先端部を形成することができる。このため、金属ポスト７７の信頼性が高い。【選択図】  図２
2019009228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部基板接続用の金属ポストを備えるプリント配線板であって、
前記金属ポストは２種類の径から構成され、
基部側の径が先端部側の径よりも大きい。
【請求項２】
請求項１のプリント配線板であって、
前記先端部側の径が、前記基部側の径の０．５〜０．９５倍である。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のプリント配線板であって、
前記先端部側の長さと前記基部側の長さの比が１０以内である。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１のプリント配線板であって、
前記先端部側の中心軸は、前記基部側を貫通する。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１のプリント配線板であって、
前記先端部側の外周は、前記基部側の外周内に収まる。
【請求項６】
請求項１のプリント配線板であって、
前記先端部側は複数本から成る。
【請求項７】
請求項６のプリント配線板であって、
前記先端部側は３本から成る。
【請求項８】
プリント配線板の製造方法であって、
外部基板接続用のパッド上に第１開口を備える第１パターンレジストを形成することと、
前記第１パターンレジストの前記第１開口内に電解めっきを充填することと、
前記第１パターンレジスト上に、前記第１開口よりも小径の第２開口を備える第２パターンレジストを形成することと、
前記第２パターンレジストの前記第２開口内に電解めっきを充填することと、
前記第１パターンレジストと前記第２パターンレジストとを同時に剥離し、前記第１開口内に充填された電解めっきと前記第２開口内に充填された電解めっきからなる金属ポストを露出させることと、を有する。
【請求項９】
請求項８のプリント配線板の製造方法であって、
前記露出させた前記金属ポストの表面に粗化処理を加えることと、を有する。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９のプリント配線板の製造方法であって、前記第２パターンレジストの前記第２開口内に電解めっきを充填した後、前記第２パターンレジストと前記電解めっきの表面を研磨することと、を有する。
【請求項１１】
請求項８〜請求項１０のいずれか１のプリント配線板の製造方法であって、
前記第１パターンレジストの前記第１開口内に電解めっきを充填した後、前記第１パターンレジストと前記電解めっきの表面を研磨することと、を有する。
【請求項１２】
請求項８のプリント配線板の製造方法であって、
前記第１パターンレジストの厚みよりも前記第２パターンレジストの厚みが薄い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部基板接続用の金属ポストを備えるプリント配線板、及び、該プリント配線板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、外部基板接続用の金属ポストを備えるプリント配線板を開示している。特許文献１では、金属ポスト形成用の開口を備えるめっきレジストを形成し、該開口内にめっきを充填することで金属ポストを形成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−７６４６５号公報
【発明の概要】
【０００４】
[特許文献１の課題]
特許文献１では、１度のめっき充填で金属ポストを形成していた。このため、高さの高い金属ポストを形成することが困難であったと考えられる。ここで、めっきレジストの開口を充填して金属ポストを形成することを２回に分け、下側の金属ポスト部上に上側の金属ポストを形成することも考え得る。しかし、下側の金属ポスト部と上側の金属ポストとの位置合わせが難しいと考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るプリント配線板は外部基板接続用の金属ポストを備える。そして、前記金属ポストは２種類の径から構成され、基部側の径が先端部側の径よりも大きい。
【０００６】
本発明に係るプリント配線板の製造方法は、外部基板接続用のパッド上に第１開口を備える第１パターンレジストを形成することと、前記第１パターンレジストの前記第１開口内に電解めっきを充填することと、前記第１パターンレジスト上に、前記第１開口よりも小径の第２開口を備える第２パターンレジストを形成することと、前記第２パターンレジストの前記第２開口内に電解めっきを充填することと、前記第１パターンレジストと前記第２パターンレジストとを同時に剥離し、前記第１開口内に充填された電解めっきと前記第２開口内に充填された電解めっきからなる金属ポストを露出させることと、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態によれば、金属ポストは２種類の径から構成され、基部側の径が先端部側の径よりも大きい。基部側の上に先端部側を形成する際に、高い位置合わせ精度でなくとも、基部側からずれること無く先端部側を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプリント配線板の応用例の断面図。
【図２】第１実施形態のプリント配線板の断面図。
【図３】第１実施形態に係るプリント配線板の製造工程図。
【図４】第１実施形態に係るプリント配線板の製造工程図。
【図５】第１実施形態に係るプリント配線板の製造工程図。
【図６】第１実施形態に係るプリント配線板の製造工程図。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）は第１実施形態に係るプリント配線板の金属ポストの模式図であり、図７（Ｃ）は第２実施形態の係るプリント配線板の金属ポストの模式図であり、図７（Ｄ）は第２実施形態の改変例に係るプリント配線板の金属ポストの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[第１実施形態]
本発明の第１実施形態に係るプリント配線板１０の応用例が図１に示されている。
プリント配線板１０は、ＩＣチップ等の電子部品９０を実装するためのパッド（第１パッド）７５Ｉと他のプリント配線板（上基板）１１０を搭載するためのパッド（第２パッド）７５Ｐを有する。他のプリント配線板１１０にメモリなどの電子部品９００が実装される。そして、パッド７５Ｐ上に他のプリント配線板１１０を搭載するための金属ポスト７７が形成されている。
【００１０】
実施形態のプリント配線板は、コア基板を有するプリント配線板であってもコアレス基板であっても良い。コア基板を有するプリント配線板やその製造方法は、例えば、ＪＰ２００７２２７５１２Ａに示されている。コアレス基板やその製造方法は、例えば、ＪＰ２００５２３６２４４Ａに示されている。コアレス基板は、交互に積層されている層間樹脂絶縁層と導体層を有し、全ての層間樹脂絶縁層の厚みが例えば６０μｍ以下である。第１実施形態のプリント配線板１０は、コア基板３０を有する。そのコア基板は第１面Ｆとその第１面と反対側の第２面Ｓとを有する絶縁基板２０ｚと絶縁基板の第１面Ｆ上に形成されている第１導体層３４Ｆと絶縁基板の第２面上に形成されている第２導体層３４Ｓを有する。コア基板はさらに、絶縁基板２０ｚに形成されているスルーホール導体用の貫通孔２８をめっき膜で充填しているスルーホール導体３６を有する。スルーホール導体３６は、第１導体層３４Ｆと第２導体層３４Ｓを接続している。コア基板の第１面と絶縁基板の第１面は同じ面であり、コア基板の第２面と絶縁基板の第２面は同じ面である。
【００１１】
コア基板３０の第１面Ｆ上に層間樹脂絶縁層（最上の層間樹脂絶縁層）５０Ｆが形成されている。この層間樹脂絶縁層５０Ｆ上に導体層（最上の導体層）５８Ｆが形成されている。導体層５８Ｆと第１導体層３４Ｆは、層間樹脂絶縁層５０Ｆを貫通するビア導体（最上のビア導体）６０Ｆで接続されている。スルーホール導体３６のランドは第１導体層３４Ｆに含まれる。層間樹脂絶縁層５０Ｆと導体層５８Ｆとビア導体６０Ｆで上側のビルドアップ層５５Ｆが形成されている。第１実施形態では、上側のビルドアップ層は１層である。ビア導体６０Ｆのランドは最上の導体層５８Ｆに含まれる。最上の導体層はパッド７５Ｉ、７５Ｐを有している。パッド７５Ｉ、７５Ｐは、最上の導体層５８Ｆに含まれる導体回路の上面である。
【００１２】
コア基板３０の第２面Ｓに層間樹脂絶縁層（最下の層間樹脂絶縁層）５０Ｓが形成されている。この層間樹脂絶縁層５０Ｓ上に導体層（最下の導体層）５８Ｓが形成されている。導体層５８Ｓと第２導体層３４Ｓは、層間樹脂絶縁層５０Ｓを貫通するビア導体（最下のビア導体）６０Ｓで接続されている。層間樹脂絶縁層５０Ｓと導体層５８Ｓとビア導体６０Ｓで下側のビルドアップ層５５Ｓが形成されている。第１実施形態では、下側のビルドアップ層は１層である。最下の導体層５８Ｓはマザーボードと接続するためのＢＧＡパッド７１ＳＰを有している。パッド７１ＳＰは、最下の導体層５８Ｓに含まれる導体回路の上面である。
【００１３】
上側のビルドアップ層上に上側のソルダーレジスト層７０Ｆが形成され、下側のビルドアップ層上に下側のソルダーレジスト層７０Ｓが形成されている。ソルダーレジスト層７０Ｆは、パッド７５Ｉを露出するための開口（第１開口）７１ＦＩとパッド７５Ｐを露出するための開口（第２開口）７１ＦＰを有する。ソルダーレジスト層７０Ｓは、ＢＧＡパッド７１ＳＰを露出する開口７１Ｓを有する。ＢＧＡパッド７１ＳＰ上にマザーボードと接続するための半田バンプ７６Ｓが形成される。半田バンプは無くてもよく、代わりにＳｎ膜などの接続部材を設けてもよい。パッド７５Ｉには、半田バンプ９４を介してＩＣチップ等の電子部品９０のパッド９２が接続される。
【００１４】
図２は、金属ポスト７７を有する実施形態のプリント配線板１０の断面図である。実装面は上側のソルダーレジスト層７０Ｆやパッド７５Ｉ、７５Ｐを有している。金属ポスト７７はパッド７５Ｐ上に形成されている。
【００１５】
金属ポスト７７の形状は、円柱であり、相対的に径の大きな基部７７ａと径の小さな先端部７７ｂから成る２段構造である。金属ポスト７７の基部７７ａは、パッド７５Ｐ側に形成されたシード層８４と、シード層上に形成された電解銅めっき８６ａとから成る。先端部７７ｂは、電解銅めっき８６ｂのみから成る。金属ポストの表面には粗化層が形成されている。粗化層は、平均粗度Ｒａ０．０３〜０．２６が好ましい。
【００１６】
金属ポストの基部７７ａの径ｄａは、１００〜２００μｍである。先端部７７ｂの径ｄｂは、５０〜１９０μｍである。基部の径と先端部の径の比（ｄｂ／ｄａ）は、０．５〜０．９５であることが望ましい。０．９５を超えると、先端部を細くする効果が無くなる。０．５を下回ると、先端部側が細すぎて、搭載する上基板との接続信頼性が低下する。
【００１７】
金属ポスト７７の高さＨは１２０〜３８０μｍである。高さ１２０μｍ未満であれば、２段構造を取るメリットが小さい。３００μｍを超えると、２段構造にしてもめっき充填による製造が難しく、銅線を裁断して作った金属柱を用いる方が製造が容易である。基部７７ａの高さｈａは２０〜１５０μｍであり、先端部７７ｂの高さｈｂは２０〜１５０μｍである。基部７７ａの高さｈａと先端部７７ｂの高さｈｂの比は１０倍以内で、基部７７ａの高さｈａが先端部７７ｂの高さｈｂより高い場合ｈｂ／ｈａが０．１〜１の範囲である。基部７７ａの高さｈａが先端部７７ｂの高さｈｂより低い場合ｈａ／ｈｂが０．１〜１の範囲である。基部７７ａの高さｈａと先端部７７ｂの高さｈｂとは近似するか、等しいことが製造時間を短縮するためには望ましい。一方、金属ポストでの応力緩和を目的にする場合、先端部７７ｂの径を細くすることが可能であるが、信頼性の低下を防ぐため、基部７７ａの高さｈａを先端部７７ｂの高さｈｂよりも高くする方が望ましい。
【００１８】
図１に示されるように、プリント配線板１０と上基板１１０は、高い剛性を有する金属ポスト７７で接続される。上基板とプリント配線板間の熱応力が金属ポスト７７で緩和される。特に、径の細い先端部７７ｂ側が撓むことで、熱応力が緩和される。金属ポストで上基板とプリント配線板を有する電子機器の強度が保たれる。上基板の物性とプリント配線板の物性の違いによる電子機器の反りが低減される。
【００１９】
図７（Ａ）は、金属ポスト７７の基部７７ａと先端部７７ｂとの位置関係を示している。先端部７７ｂの一部が、基部７７ａのからはみ出す場合であっても、先端部７７ｂの中心軸ｂｃは、基部側を貫通しなければならない。即ち、中心軸ｂｃが基部の外周よりも外側に有ってはならない。そして、図７（Ｂ）に示されるように、先端部７７ｂ側の外周は、基部７７ａ側の外周内に収まることが、金属ポスト７７の信頼性を高めるため望ましい。
【００２０】
第１実施形態のプリント配線板によれば、金属ポスト７７は２種類の径から構成され、基部７７ａ側の径が先端部７７ｂ側の径よりも大きいため、基部７７ａ側の上に先端部７７ｂを形成する際に、高い位置合わせ精度でなくとも、基部７７ａ側から大きくずれること無く先端部７７ｂを形成することができる。このため、金属ポスト７７の信頼性が高い。
【００２１】
[第１実施形態の製造方法]
図３〜図６に、金属ポストの製造方法が示される。
図３（Ａ）に示すプリント配線板１０１が、上述したように、例えば、ＪＰ２００７２２７５１２Ａに示されている方法で製造される。プリント配線板１０１の上側のソルダーレジスト層７０Ｆは、ＩＣチップ等の電子部品９０を実装するためのパッド（第１パッド）７５Ｉを露出させるための開口７１ＦＩと他のプリント配線板（上基板）１１０を搭載するためのパッド（第２パッド）７５Ｐを露出させるための開口７１ＦＰを有する。また、下側のソルダーレジスト層７０Ｓは、マザーボードへ実装するためのパッド７１ＳＰを露出させるための開口７１Ｓを有する。
【００２２】
下側のソルダーレジスト層７０Ｓの表面にレジスト８２Ｓが形成される。上側のソルダーレジスト層７０Ｆ表面、及び、第１開口７１ＦＩ、第２開口７１ＦＰ内にスパッタによりＴｉ／Ｃｕシード層８４が形成される。ここでは、スパッタリングでＴｉ／Ｃｕシード層を形成したが、無電解銅めっきによりシード層を形成することもできる。プリント配線板１０１のソルダーレジスト層７０Ｆ上に、第２パッド７５Ｐを露出させる直径１５０μｍの円筒状のレジスト開口８２Ａを備えるめっきレジスト８２Ｆが形成される（図３（Ｂ））。めっきレジスト８２Ｆは厚み１５０μｍである。シード層８４を介して電流が流され、レジスト開口８２Ａ内に電解銅めっき８６ａが充填され、金属ポストの基部７７ａが形成される（図４（Ａ））。
【００２３】
金属ポストの基部７７ａの高さがｈａに揃うようにバフロールを用いて粗いから仕上げまでの複数回バフ研磨が行われる（図４（Ｂ））。なお、ここではバフ研磨を行ったが、頂部の研磨は、グライディングホイールを用いたグラインダ処理、不織布を用いたＣＭＰ処理、或いは、ダイヤモンドバイトを用いた切削処理を行うことも可能である。また、ここでの研磨が省略されることもある。
【００２４】
基部７７ａを露出させる直径１００μｍの円筒状のレジスト開口８３Ａを備えるめっきレジスト８３が形成される。めっきレジスト８３は厚み３０μｍである。基部７７ａを介して電流が流され、レジスト開口８３Ａ内に電解銅めっき８６ｂが充填され、金属ポストの先端部７７ｂが形成される（図５（Ａ））。金属ポストの先端部７７ｂの高さがｈｂに揃うように複数回バフ研磨が行われる（図５（Ｂ））。
【００２５】
めっきレジスト８３及びめっきレジスト８２Ｆが同時に剥離され、基部７７ａ及び先端部７７ｂから成る金属ポスト７７が露出される。ソルダーレジスト層７０Ｆ上に金属ポスト７７から露出しているシード層８４がソフトエッチングで剥離される。下側のレジスト８２Ｓが剥離される。金属ポスト７７の表面が、平均粗度Ｒａ０．０３〜０．２６に粗化される（図６（Ａ））。粗化により頂部の表面積が増え、頂部上に形成される半田との密着性が高まる。ここでは、金属ポストの表面全体が粗化されたが、めっきレジスト８３及びめっきレジスト８２Ｆの剥離前に金属ポストの頂部のみが粗化されることも可能である。
【００２６】
上側のソルダーレジスト層７０Ｆの第１開口７１ＦＩから露出される第１パッド７５Ｉ、下側のソルダーレジスト層７０Ｓの開口７１Ｓから露出されるパッド７１ＳＰ上に酸化防止表面処理膜７２が塗布される（図６（Ｂ））。酸化防止表面処理膜７２はパッドの酸化を防止するための保護膜である。保護膜の例として、ＯＳＰ以外にも、Ｎｉ／ＡｕやＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｓｎなどが挙げられる。
【００２７】
プリント配線板１０のソルダーレジスト層７０Ｆの第１パッド７５Ｉに半田バンプ９４が形成され、ソルダーレジスト層７０ＳのＢＧＡパッド７１ＳＰに半田バンプ７６Ｓが形成され、プリント配線板１０が完成する（図２）。図１に示されるように第１パッド７５Ｉに、半田バンプ９４、パッド９２を介して電子部品９０が実装される。電子部品９０の上面に合わせてモールド樹脂（アンダーフィル）８０がプリント配線板の上に充填される。金属ポスト７７の頂部を露出させる開口８０Ａがモールド樹脂８０にレーザで形成される。他のプリント配線板（上基板）１１０が半田バンプ１１２を介して金属ポスト７７に接合される。他のプリント配線板１１０がプリント配線板１０に搭載される。
【００２８】
第１実施形態では、金属ポスト７７の基部７７ａの頂部が研磨された後、更に、先端部７７ｂの頂部が研磨され、金属ポスト７７の高さがＨに揃えられるため、プリント配線板の上基板との接続信頼性が高まる。また、第１実施形態では、基部７７ａを形成するためのめっきレジスト８２Ｆの厚みが、先端部７７ｂを形成するためのめっきレジスト８３の厚みよりも厚く、基部７７ａの高さが先端部７７ｂの高さよりも高くなっている。径の大きな基部７７ａの高さを相対的に大きくすることで、金属ポスト７７の信頼性を高めることができる。
【００２９】
[第２実施形態]
図７（Ｃ）は第２実施形態の係るプリント配線板の金属ポストの模式図である。
金属ポスト１７７は１本の基部１７７ａと２本の先端部１７７ｂから成る。１本あたりの先端部１７７ｂの径を小さくすることで、めっき時間を短縮させながら、接続面積を広げ、信頼性の低下を防ぐことができる。
【００３０】
図７（Ｄ）は第２実施形態の改変例に係るプリント配線板の金属ポストの模式図である。金属ポスト１７７は１本の基部１７７ａと３本の先端部１７７ｂから成る。先端部１７７ｂの本数は３本が最適である。３本であれば、２本、４本の場合よりも接続面積を大きくできる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  プリント配線板
７０Ｆ  ソルダーレジスト層
７１ＦＩ  第１開口
７５Ｉ  第１パッド
７１ＦＰ  第２開口
７５Ｐ  第２パッド
７７  金属ポスト
７７ａ  基部
７７ｂ  先端部
８２Ｆ  めっきレジスト
８３  めっきレジスト
８４  シード層
８６ａ  電解銅めっき
１１０  他のプリント配線板
【図１】
2019009228.tif 000003
【図２】
2019009228.tif 000004
【図３】
2019009228.tif 000005
【図４】
2019009228.tif 000006
【図５】
2019009228.tif 000007
【図６】
2019009228.tif 000008
【図７】
2019009228.tif 000009