(57)【要約】    【課題】  プリント配線板と該プリント配線板上に搭載される上基板との間の接続信頼性を高め得るプリント配線板の提供。    【解決手段】  半田バンプ１１２の半球状の曲面に対応するよう、金属ポスト７７の頂部７７Ｔに凹部が設けられているため、半田バンプ１１２の頂部７７Ｔと金属ポスト７７との接触面積が増えると同時に、上基板１１０からの応力が金属ポスト７７に均一に加わり易くなり、上基板１１０からの応力が金属ポスト７７に局所的に加わることによる金属ポストの剥がれが生じ難くなり、上基板のバンプと金属ポストとの接続信頼性が向上する。【選択図】  図１
2015076465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線板の製造方法であって、
最外層の層間樹脂絶縁層、導体回路上に、プリント配線板の中央側の導体回路を露出する第１の開口と、プリント配線板の外周側の導体回路を露出する第２の開口とを備えるソルダーレジスト層を形成することと、
前記第１の開口に半田バンプを形成することと、
前記半田バンプ及び前記ソルダーレジスト層上に、前記第２の開口を露出させると共に、該第２の開口よりも径の大きなレジスト開口を備えるめっきレジストを形成することと、
前記めっきレジスト及びレジスト開口内及び、前記第２開口から露出する導体回路上にシード層を形成することと、
前記シード層を介して前記レジスト開口を電解めっきで充填すると共に、前記めっきレジスト上に電解めっき膜を形成することと、
エッチングにより前記めっきレジスト上の電解めっき膜を除去すると共に、前記レジスト開口に充填された電解めっきの表面に凹部を形成することと、
前記めっきレジストを剥離することとから成る。
【請求項２】
請求項１のプリント配線板の製造方法であって、
前記レジスト開口に充填された電解めっきの表面に凹部を形成した後、前記めっきレジストを剥離する前に、該電解めっきの表面の凹部に表面処理を施す。
【請求項３】
請求項２のプリント配線板の製造方法であって、
前記表面処理はＮｉ／Ａｕ膜又はＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ膜の形成である。
【請求項４】
請求項２のプリント配線板の製造方法であって、
前記表面処理はフラックス処理である。
【請求項５】
最上の層間樹脂絶縁層と、
前記最上の層間樹脂絶縁層上に形成されているパッドと、
前記パッド上に形成されている金属ポストとを有するプリント配線板であって、
前記金属ポストは頂部に凹部を備える。
【請求項６】
請求項５に記載のプリント配線板であって、
前記金属ポストの側壁にはシード層が形成されている。
【請求項７】
請求項５に記載のプリント配線板であって、
さらに、前記最上の層間樹脂絶縁層上にソルダーレジスト層が形成され、
前記ソルダーレジスト層に、プリント配線板の中央側に設けられバンプ形成用パッドを露出する第１の開口と、プリント配線板の外周側に設けられ前記金属ポストの形成される前記パッドを露出するための第２の開口とが形成されている。
【請求項８】
請求項５のプリント配線板であって、
前記金属ポスト間のピッチは０．３mm以下である。
【請求項９】
請求項８のプリント配線板であって、
前記金属ポストの径は５０〜１５０μｍ、アスペクト比が０．６〜３である。
【請求項１０】
ＩＣチップの実装された下基板と、該下基板上に搭載される上基板とから成るパッケージ−オン−パッケージであって、
前記下基板は、最上の層間樹脂絶縁層と、
前記最上の層間樹脂絶縁層上に形成され、該下基板の中央側に形成されているＩＣチップ接続用の第１パッドと、外周側に形成されている上基板接続用の第２パッドと、
前記最上の層間樹脂絶縁層上に形成され、前記第１パッドを露出する第１の開口と、前記第２パッドを露出する第２の開口とを備えるソルダーレジスト層と、
前記第１パッド上に形成された第１バンプと、
前記２パッド上に形成され、頂部に凹部を備えている金属ポストと、
前記第１バンプを介して実装されたＩＣチップと、
前記ＩＣチップと該下基板との間に充填され、前記金属ポストの頂部を露出する開口を備えるモールド樹脂とから成り、
前記上基板は、第２バンプを備え、該第２バンプが前記モールド樹脂の開口から露出する金属ポストの頂部に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、他のプリント配線板（上基板）を搭載するための金属ポストを有するプリント配線板、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、プリント配線板のパッド上に金属ポストを形成する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−８２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１はプリント配線板上に金属ポストをめっきプロセスで形成している。プリント配線板が、ＩＣチップを実装するためのバンプと、上基板を搭載するための金属ポストとを備える場合、プリント配線板と上基板との距離は、プリント配線板とＩＣチップよりも離れているため、高さの有る金属ポストを介してプリント配線板と上基板とを接続した際に、接続信頼性が低下することが考えられる。
【０００５】
本発明の目的は、プリント配線板と該プリント配線板上に搭載される上基板との間の接続信頼性を高め得るプリント配線板、及び、該プリント配線板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るプリント配線板の製造方法は、最外層の層間樹脂絶縁層、導体回路上に、プリント配線板の中央側の導体回路を露出する第１の開口と、プリント配線板の外周側の導体回路を露出する第２の開口とを備えるソルダーレジスト層を形成することと、前記第１の開口に半田バンプを形成することと、前記半田バンプ及び前記ソルダーレジスト層上に、前記第２の開口を露出させると共に、該第２の開口よりも径の大きなレジスト開口を備えるめっきレジストを形成することと、前記めっきレジスト及びレジスト開口内及び、前記第２開口から露出する導体回路上にシード層を形成することと、前記シード層を介して前記レジスト開口を電解めっきで充填すると共に、前記めっきレジスト上に電解めっき膜を形成することと、エッチングにより前記めっきレジスト上の電解めっき膜を除去すると共に、前記レジスト開口に充填された電解めっきの表面に凹部を形成することと、前記めっきレジストを剥離することとから成ることを技術的特徴とする。
【０００７】
本発明に係るプリント配線板は、最上の層間樹脂絶縁層と、前記最上の層間樹脂絶縁層上に形成されているパッドと、前記パッド上に形成されている金属ポストとを有する。そして、前記金属ポストは頂部に凹部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るプリント配線板の製造方法では、シード層を介してレジスト開口を電解めっきで充填し金属ポストを形成すると共に、めっきレジスト上に電解めっき膜を形成する。そして、エッチングによりめっきレジスト上に電解めっき膜を除去すると共に、レジスト開口に充填された電解めっきの表面に凹部を形成する。金属ポストの頂部に凹部が形成されているため、上基板のバンプと金属ポストとの接続信頼性が向上する。
【０００９】
本発明のプリント配線板では、金属ポストは頂部に凹部を備えるため、上基板のバンプと金属ポストとの接続信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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実施形態の金属ポスト製造前のプリント配線板の断面図。
【図３】第１実施形態の金属ポスト製造後のプリント配線板の断面図。
【図４】図４（Ａ）は実装面の平面図である。図４（Ｂ）は金属ポストを有する実装面を示す。
【図５】第１実施形態に係るプリント配線板の金属ポストの製造工程図。
【図６】第１実施形態に係るプリント配線板の金属ポストの製造工程図。
【図７】第１実施形態に係るプリント配線板の金属ポストの製造工程図。
【図８】第１実施形態に係るプリント配線板の金属ポストの製造工程図。
【図９】第１実施形態に係るプリント配線板の金属ポストの製造工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[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）７１０ＦＩ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）７１０ＦＰを有する。他のプリント配線板にメモリなどの電子部品９００が実装される。複数のパッド７１０ＦＩでパッド群Ｃ４（図４（Ａ）参照）が形成され、パッド群Ｃ４は、プリント配線板１０の略中央に形成されている。パッド７１０ＦＰは、パッド群Ｃ４の周りの外周領域Ｐ４（図４（Ａ）参照）に形成されている。そして、パッド７１０ＦＰ上に上基板を搭載するための接合ポスト（金属ポスト）７７が形成されている。金属ポストの形状は、例えば、円柱である。金属ポスト７７は、プリント配線板１０とプリント配線板１１０を電気的に接続する機能を有する。また、パッド７１０ＦＰ間のピッチｐ１が０．３ｍｍ以下でも、金属ポスト７７により、実施形態のプリント配線板１０とプリント配線板（上基板）１１０との間の距離が確保される。パッド７１０ＦＰ間のピッチｐ１が０．２５ｍｍ以下でも、金属ポスト７７により、実施形態のプリント配線板１０とプリント配線板（上基板）１１０との間の距離が一定に保たれる。隣接するパッド間で絶縁が確保される。ピッチｐ１は隣接するパッド７１０ＦＰの中心間の距離である。
【００１２】
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。
【００１３】
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やスルーホール導体は、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。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。最上の導体層はパッド７１０ＦＩ、７１０ＦＰを有している。パッド７１０ＦＩ、７１０ＦＰは、最上の導体層に含まれる導体回路の上面や最上のビア導体の上面である。
【００１４】
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やスルーホール導体は、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、最下の導体層に含まれる導体回路の上面や最下のビア導体の上面である。
【００１５】
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７１０ＦＩを露出するための開口（第１開口）７１ＦＩとパッド７１０ＦＰ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。パッド７１０ＦＩやＢＧＡパッド７１ＳＰ上に電子部品やマザーボードと接続するための半田バンプ７６Ｆ、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。
【００１６】
図３は、半田バンプ７６Ｆ、７６Ｓ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７１０ＦＩ、７１０ＦＰを有している。パッド７１０ＦＰ上に金属ポスト７７が形成されている。
【００１７】
金属ポスト７７は頂部７７Ｔと頂部と反対側の底部７７Ｂを有する。頂部７７Ｔには、深さｄｐ５〜３０μｍの凹部が形成され、頂部７７Ｔの表面にはＮｉ／Ａｕ膜７９が形成されている。底部７７Ｂは、ソルダーレジスト層７０Ｆの開口７１ＦＰの形状に対応する裁頭円錐部７７Ｂａと、ソルダーレジスト層７０Ｆの表面に当接するリング形状のリング部７７Ｂｂとを有する。金属ポスト７７は頂部と底部の間に側壁７７Ｗを有する。側壁７７Ｗ表面と底部７７Ｂ表面にはＴｉ／Ｃｕシード層８４が形成され、シード層内に電解めっき膜８６が充填されている。側壁７７ＷにＴｉ／Ｃｕシード層８４が形成され、頂部７７ＴにはＮｉ／Ａｕ膜７９が設けられているため、金属ポストは耐食性に優れる。金属ポストの底部の裁頭円錐部７７Ｂａの先端側がパッド７１０ＦＰと対向する。
【００１８】
図４（Ｂ）中のＸ２−Ｘ２間のプリント配線板１０の断面が図３に示されている。図３や図４（Ｂ）に示されている金属ポストの形状は円柱である。パッド７１０ＦＰの径ｄ２は４５μｍ〜１４０μｍである。パッドの径はソルダーレジスト層から露出している部分の導体（導体回路やビア導体）の径である。金属ポスト７７の径（金属ポストの頂部の径）ｄ１は、径ｄ２より大きい。ｄ１は、５０μｍ〜１５０μｍである。パッドの径ｄ２と金属ポストの径ｄ１との比（ｄ２／ｄ１）は、０．５から０．９であることが好ましい。パッド間のピッチを小さくすることができる。ピッチｐ１が０．３ｍｍ以下でも、プリント配線板１０と上基板との間の接続信頼性が高い。また、金属ポスト間の絶縁信頼性が高い。隣接するパッド７１０ＦＰ間の距離（ピッチ）ｐ１は、１００μｍ〜３００μｍである。ピッチｐ１が１００μｍより小さいと、金属ポスト間の絶縁信頼性が低下しやすい。また、金属ポストが細くなるので、上基板とプリント配線板１０間の接続信頼性が低下する。ピッチｐ１が３００μｍを越えると、プリント配線板１０のサイズが大きくなる。そのため、金属ポストに働く応力が大きくなるので、上基板とプリント配線板１０間の接続信頼性が低下する。
【００１９】
ピッチｐ１が０．３ｍｍ以下の場合、金属ポスト７７の高さ（上面から下面までの距離）Ｈは７５μｍ〜２００μｍであって、金属ポストの径ｄ１は７５μｍ〜１５０μｍである。実施形態のプリント配線板と上基板間の接続信頼性や金属ポスト間の絶縁信頼性が向上する。
ピッチｐ１が０．２５ｍｍ以下の場合、金属ポスト７７の高さＨは１００μｍ〜２００μｍであって、金属ポストの径ｄ１は５０μｍ〜１５０μｍである。実施形態のプリント配線板と上基板間の接続信頼性や金属ポスト間の絶縁信頼性が向上する。
【００２０】
金属ポストのアスペクト比（高さＨ／径ｄ１）は１より大きいことが好ましい。金属ポストで上基板と実施形態のプリント配線板間の応力が緩和される。接続信頼性が高くなる。アスペクト比（Ｈ／ｄ１）は、０．６〜３であることが好ましい。上基板とプリント配線板１０間の応力が緩和される。また、金属ポストが疲労で劣化しない。上基板とプリント配線板１０間の接続信頼性が高くなる。
【００２１】
パッド７１０ＦＰの上面から金属ポストの頂部までの距離Ｈとパッド７１０ＦＰの厚みｃ１の比（Ｈ／ｃ１）は５以上３０以下であることが好ましい。ピッチｐ１が０．３ｍｍ以下の場合、Ｈ／ｃ１の値は、７以上２５以下であることが好ましい。パッド７１０ＦＰは金属ポストの土台であるので、（Ｈ／ｃ１）が大すぎると金属ポストがパッドから取れたり、金属ポストの信頼性が低下する。（Ｈ／ｃ１）が小さすぎると金属ポストで応力を緩和し難い。接続信頼性が低下する。
【００２２】
第１実施形態では、ピッチｐ１を小さくすることができる。隣接する金属ポスト間のスペースの距離が大きいので、ピッチｐ１が０．３ｍｍ以下でも、金属ポスト間の絶縁信頼性が高い。ピッチｐ１が０．２５ｍｍ以下になると、金属ポストが細くなる。接続信頼性を高くするため、金属ポストのアスペクト比（Ｈ／ｄ１）は０．６以上であることが好ましい。パッド７１０ＦＰの数が多くなると、プリント配線板のサイズが大きくなる。しかしながら、金属ポストのアスペクト比（Ｈ／ｄ１）が２以上であると、上基板の物性とプリント配線板の物性の違いに起因する応力が金属ポストで緩和される。Ｈ／ｄ１が３．５を越えると金属ポストがヒートサイクルで劣化する。物性の例は熱膨張係数やヤング率である。
【００２３】
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。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。
【００２４】
図２、図５〜図９に、金属ポストの製造方法が示される。
図２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）７１０ＦＩ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）７１０ＦＰを有する。第１パッド７１０ＦＩには、半田バンプ（Ｃ４バンプ）７６Ｆが形成される。第２パッド７１０ＦＰは、ソルダーレジスト層７０Ｆの第２開口７１ＦＰから露出された状態にある。一方、ソルダーレジスト層７０Ｓの開口７１Ｓには半田バンプ７６Ｓが形成されている。
【００２５】
プリント配線板１０１の半田バンプ７６Ｆ及びソルダーレジスト層７０Ｆ上に、第２開口７１ＦＰを露出させると共に、該第２開口よりも径の大きなレジスト開口８２Ａを備えるめっきレジスト８２が形成される（図５（Ａ））。めっきレジスト８２及びレジスト開口８２Ａ内及び、第２開口７１ＦＰから露出される第２パッド７１０ＦＰ上にスパッタリングでＴｉ／Ｃｕシード層８４が形成される（図５（Ｂ））。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。
【００２６】
シード層８４を介して電流が流され、レジスト開口８２Ａ内に電解銅めっきが充填されると共に、めっきレジスト５２上に電解めっき膜８６が形成される（図６（Ａ））。エッチングによりめっきレジスト８２上の電解めっき膜８６が除去されると共に、レジスト開口に充填された電解めっき８６の表面、即ち、金属ポスト７７の頂部７７Ｔに凹部が形成すされる（図６（Ｂ））。凹部の深さｄｐは５〜３０μｍである。
【００２７】
金属ポスト７７の頂部（凹部）７７Ｔに表面処理が施される。表面処理はＮｉ／Ａｕ又はＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ膜７９が形成される（図７（Ａ））。表面処理として、Ｎｉ／Ａｕ膜以外にも、Ｓｎ膜、半田膜、ＯＳＰなどを用いることができる。めっきレジスト８２が剥離され、金属ポスト７７の側面が露出され、プリント配線板１０が完成する（図７（Ｂ））。
【００２８】
プリント配線板１０のソルダーレジスト層７０Ｆの第１開口７１Ｉにより露出される第１パッド７１０ＦＩ上の半田バンプ７６Ｆを介してＩＣチップ９０のパッド９２が接続され、ＩＣチップがプリント配線板に実装される（図８）。ＩＣチップ９０の上面に合わせてモールド樹脂８０がプリント配線板の上に充填される（図９（Ａ））。金属ポスト７７の頂部７７Ｔ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（図９（Ｂ））。その後、印刷マスクを用いて、露出させる開口８０Ａに半田バンプを塗布しても良い。
【００２９】
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（図１）。半田バンプ１１２の半球状の曲面に対応するよう、金属ポスト７７の頂部７７Ｔに半球状の凹部が設けられているため、半田バンプ１１２の頂部７７Ｔと金属ポスト７７との接触面積が増えると同時に、上基板１１０からの応力が金属ポスト７７に均一に加わり易くなり、上基板１１０からの応力が金属ポスト７７に局所的に加わることによる金属ポストの剥がれが生じ難くなり、上基板のバンプと金属ポストとの接続信頼性が向上する。
【符号の説明】
【００３０】
１０  プリント配線板
７０Ｆ  ソルダーレジスト層
７１ＦＩ  第１開口
７１０ＦＩ  第１パッド
７１ＦＰ  第２開口
７１０ＦＰ  第２パッド
７２  保護膜
７７  金属ポスト
７７Ｔ  頂部
８４  シード層
８６  電解めっき膜
９０  ＩＣチップ
１１０  他のプリント配線板
【図１】
2015076465.tif 000003
【図２】
2015076465.tif 000004
【図３】
2015076465.tif 000005
【図４】
2015076465.tif 000006
【図５】
2015076465.tif 000007
【図６】
2015076465.tif 000008
【図７】
2015076465.tif 000009
【図８】
2015076465.tif 000010
【図９】
2015076465.tif 000011