(57)【要約】      （修正有）【課題】配線パターンの高密度化に対応できるプリント配線板の提供。【解決手段】テーパー状貫通孔３の内壁面及び小径側端部を、めっき加工により金属でめっき及び封止し、表裏及び／又は内層回路を接続させたテーパー状スルーホール８を有するプリント配線板であって、該スルーホール部の少なくとも小径側端部にボールパッド６又はバンプパッドが設けられていることを特徴とする半導体搭載用プリント配線板。【選択図】  図１
2005012035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーパー状貫通孔の内壁面及び小径側端部を、めっき加工により金属でめっき及び封止し、表裏及び／又は内層回路を接続させたテーパー状スルーホールを有するプリント配線板であって、該スルーホール部の少なくとも小径側端部にボールパッド又はバンプパッドが設けられていることを特徴とする半導体搭載用プリント配線板。
【請求項２】
テーパー状貫通孔の小径側端部の直径が、５〜７０μｍであり、大径側端部の直径が、小径側端部の直径より１０μｍ以上大きく、最大２００μｍであることを特徴とする請求項１記載の半導体搭載用プリント配線板。
【請求項３】
テーパー状貫通孔が、レーザー加工により形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体搭載用プリント配線板。
【請求項４】
レーザー加工が、ＵＶレーザー加工であることを特徴とする請求項３記載の半導体搭載用プリント配線板
【請求項５】
めっき加工が、無電解めっき、又は無電解又はダイレクトめっきと電気めっきであることを特徴とする請求項１記載の半導体搭載用プリント配線板
【請求項６】
めっき加工による封止金属が、金、銀、銅、ニッケル及びパラジュウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の金属であることを特徴とする請求項３記載の半導体搭載用プリント配線板。
【請求項７】
めっき封止されたテーパー状スルーホールが、絶縁性物質で充填されていることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
【請求項８】
めっき封止された小径側端部に、マザーボード接続用のボールパッドが設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体搭載用プリント配線板。
【請求項９】
めっき封止された小径側端部に、半導体素子接続用のバンプパッドが設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体搭載用プリント配線板。
【請求項１０】
テーパー状スルーホールが、めっき充填されていることを特徴とする特許請求項１記載の半導体搭載用プリント配線板。
【請求項１１】
テーパー状スルーホールの大径側端部及び小径側端部のいずれか一方の端部にボールパッドが設けられ、他の端部にバンプパッド設けられていることを特徴とする請求項１０記載の半導体搭載用プリント配線板。
【請求項１２】
ボールパッド及び／又はバンプパッドが、ソルダーマスクにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体搭載用プリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、電子機器、電気機器、コンピューター、通信機器等に用いられるプリント配線板に関する。更に詳しくは、半導体を搭載するピングリッドアレイ、ボールグリッドアレイ、チップサイズパッケージ、ＭＣＭ等に使用するプリント配線板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体の高集積化に伴って、プリント配線板の高密度化が必要となっている。特に、半導体を搭載する上記分野で用いられるプリント板においては、多層化、配線パターンの細線化ばかりでなく、めっき化された貫通スルーホールの微細化が急激に進んでいる。スルーホールの微細化は、同スルーホール用のパッドを小さく出来るため、配線パターンの高密度化に寄与できる。しかし、スルーホールパッドとボールパッド及び／又はバンプパッドは別に配置されるため、高密度化に制約があった。又、従来の円筒状スルーホールでは、実装される部品への影響を防止するため、絶縁性樹脂や導電性ペーストで孔埋めすることが行われてきた。しかしながら孔埋め樹脂の陥没、脱落、水分の透過等の問題が発生していた。かかる問題を解決するため、本発明者らは先に、テーパー状貫通孔の内壁面及び小径側端部をメッキ加工によりめっきし、封止したテーパー状スルーホールを有するプリント配線板を提案した（特許文献１、２）。しかしながら、このプリント配線板においても、配線パターンの高密度化という問題を解決しうるものではなかった。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−７７５６８号公報
【特許文献２】特開２０００−７７８０９号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
通常、ボールパッドやバンプパッドはスルーホールランドとは別に配置し繋げるが、スルーホールランドをそのままボールパッドやバンプパッドとして使えば、更に高密度化できる。しかし、スルーホール部をボールパッドやバンプパッドとするためには、樹脂で孔埋めした後蓋めっきを施す必要があった。樹脂孔埋め−蓋めっきの方法は工数が掛かるばかりでなく、表層の銅厚が厚くなる為、配線の微細化が困難であった。また、通常のスルーホールについてはめっきで孔埋めすることが困難であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、テーパー状貫通孔の内壁面及び小径側端部を、めっき加工により金属でめっき及び封止し、表裏及び／又は内層回路を接続させたテーパー状スルーホールを有するプリント配線板において、該スルーホールの少なくとも小径側端部にボールパッドまたはバンプパッドが設けられていることを特徴とする半導体搭載用プリント配線板を提供する。
【０００６】
さらに本発明は、上記テーパー状スルーホールが、めっき充填されている半導体用プリント配線板を提供する。本発明はさらに、上記テーパー状スルーホールの大径側端部及び小径側端部のいずれか一方の端部にボールパッドが設けられ、他の端部にバンプパッド設けられていることを特徴とする半導体搭載用プリント配線板を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明を図１に基づいて説明する。本発明のプリント配線板で使用される絶縁基材１（図１（Ａ））は、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等の積層板あるいはガラス繊維あるいはガラス布入り積層板等であり、フィルム状の絶縁材料も使用できる。プリント配線板あるいは半導体パッケージとして使用されている絶縁材料であれば使用できる。両面板でも、多層板でも使用できる。絶縁基材としては表裏に銅箔等の導電層２（図１（Ａ））を持つものも使用できる。以下、これらを総称して積層板等と述べる。
【０００８】
積層板等の貫通孔となる場所に、テーパー状の貫通孔３（図１（Ｂ））を作り、パネルめっき法（無電解めっき４と電解めっき５等）によりテーパー状貫通孔の絶縁基材の表裏を導通接続させてスルーホール８を形成すると同時に、小径側端部をめっき金属で封止する。その後、公知のサブトラクティブ法により、表裏をパターン化する際、ボールパッド６（図１（Ｅ））を該テーパー状スルーホール部に配置する。あるいは、パターンめっき法（アディティブ法、セミアディティブ法等）によるパターン形成時に同時に該スルーホール内をめっきし、表裏導通接続と共に小径側端部をめっき封止することで、ボールパッド又はバンプパッドを該スルーホール部に配置したものとすることもできる。
【０００９】
テーパー状貫通孔の形成は、好ましくはレーザー加工により、更に好ましくはＵＶレーザー加工による。ＵＶレーザーを用いて、積層板等に通常の円筒状の貫通孔を形成する場合は、ＵＳＰ５，５９３，６０６にもあるように、小さなレーザー加工スポットをオーバーラップさせて多数照射することで、即ちトレパニング加工することで可能である。一方、本発明のテーパー状貫通孔を形成する場合は、同様なトレパニングによるが、積層板等の上面から見て、貫通孔の周辺部より中心部がより加工が進むようなレーザーエネルギー及びショット数を用いるのが好ましい。加工時にレーザー加工用エントリーシートやバックアップシートを積層板等の表裏に配置するのは、作業の円滑な進行を図る上で好ましい。ＵＶレーザー加工条件は、被加工材の厚みや金属導体厚みにより変わるものであるが、１ショットのエネルギー、ショット位置、ショット数、合計エネルギー等を制御して実施される。
【００１０】
炭酸ガスレーザーを用いて、銅張り積層板に貫通孔を形成する場合は、該貫通孔形成部分の銅箔をエッチングにより除去してからレーザー照射して加工する、銅面を黒化処理やエッチング処理してからレーザー照射する、レーザー加工用エントリーシートを載せてからレーザー照射する等の方法が採用される。テーパー状貫通孔形成のためには、照射エネルギー、パルス数、マスク径等の制御が必要である。加工テーブルを傷つけないため、レーザー加工用バックアップシートをレーザー出射側に配置してもよい。レーザー加工では、炭酸ガスレーザーとＵＶレーザーを併用しても良い。例えば、先に炭酸ガスレーザーで加工し、小径側端部開口部の形成にＵＶレーザーを用いてもよい。レーザー用エントリーシートやバックアップシートとしては、特開１９９９−３４６０５９Ａに記載のもの等が使用できる。
【００１１】
テーパー状貫通孔の小径側端部の直径は、好ましくは５−７０μｍである。５μｍより小さいとめっき加工の際、めっき液を撹拌したり振動させたりしても、その小径側孔の内部にめっき液を連続して供給することが難しい。また、めっき金属で封止ができても、絶縁基材の表裏の導体間を接続させるめっき層の小径部の断面積が小さくなり、接続信頼性が低下する。一方、７０μｍより大きいと、パネルめっきのめっき加工において、小径側端部が封止できないとか、めっき厚が厚くなりすぎ、精度の良いパターン形成が出来にくいという問題が生じる。また、パターンめっき法においては、小径側端部をめっき封止するために、めっき厚を厚くするにはめっきレジストとして厚いものを使用しなければならず、やはり精度の良いパターンを形成しにくいという問題がある。小径側端部の開口径は、より好ましくは１０〜５０μｍであり、更に好ましくは１５−４０μｍである。大径側端部の直径は、好ましくは最大２００μｍである。２００μｍより大きいと、ランド径が大きくなり、高密度化は阻害される。また、孔埋めめっきする場合、めっきに時間が掛かり、コストアップとなる。大径側端部の直径は、より好ましくは１５０μｍ以下、更に好ましくは１００μｍ以下である。
【００１２】
めっき加工は、パネルめっきやパターンめっき等、通常行われる方法を使用することができる。また、パルスめっきを併用することでテーパー状のスルーホール内を孔埋めめっきしてもよい。テーパー状スルーホールの孔埋めめっきは、テーパー状スルーホールの大径側端部をボールパッドまたはバンプパッドとする場合好適である。
【００１３】
本発明では、めっき封止されたテーパー状スルーホール内を絶縁性物質で被覆または充填しても良い。絶縁性物質としては、一般にソルダーレジストと呼ばれる塗料が使用でき、また熱硬化性樹脂、ＵＶ（紫外線）硬化性樹脂、ＵＶと熱による硬化性樹脂等が使用できる。それらの樹脂は無機フィラー成分を含むものであっても良い。
【００１４】
両表層をパターン化した後、両表層にソルダーレジストを配置し、ボンドフィンガーパッド、ボールパッド、バンプパッド、モールドゲート等の箇所にはソルダーレジストがない状態とするのが一般的である。それらのレジストのない部分は、電解ニッケル・金めっき、無電解ニッケル・金めっき、有機防錆、半田プリコート等の表面処理を適宜実施する。表裏が違う表面処理や部分的に異なる処理も必要により選択される。
【００１５】
以下図２〜図６に基づいて、本発明の各種態様について説明する。図２は、図１（Ｄ）のめっき工程でテーパー状スルーホールをめっきで埋め込み、小径側端部にバンプパッド９を、大径側端部にボールパッド６を設けた例を示している。図３は、図１（Ｆ）の工程で作成されたプリント配線板の小径側端部のボールパッド６に半田ボール１０を搭載した場合を示している。図４は、図２のプリント配線板の小径側端部に設けたバンプパッド９（上面）に半田プリコート１１を、大径側端部のボールパッド６（下面）に半田ボール１０を搭載した場合を示している。図５は、４層板に設けられたテーパー状スルーホールをソルダーレジストで充填し、小径側端部に設けられたボールパッド６に半田ボール１０を搭載した場合を示している。図６は、４層板に設けられたテーパー状スルーホールをめっき充填し、小径側端部のバンプパッド９に半田プリコート１１を、大径側端部のボールパッド６に半田ボール１０を搭載した場合を示している。
このようにして形成されたプリント配線板は、半導体を搭載するパッケージとして、より高密度にできるため、同一面積であれば多端子化でき、同一端子数では面積を小さくできるという利点を有している。
【００１６】
【実施例１】
積層板として、両面に３μｍの銅箔を有する、厚さ１００μｍのガラス布入りＢＴ（ビスマレイミドトリアジン樹脂）両面銅張積層板（”ＣＣＬ−ＨＬ８３２ＨＳ”、三菱ガス化学社製）を使用した。該積層板の裏側にアルミ箔製のバックアップシート（”ＬＳＢ−９０”，三菱瓦斯化学社製）を張り合わせた後、積層板にＵＶレーザー（”ＹＢ−ＨＹＳ４０１Ｔ０１”、松下産業機器社製）にてテーパー状の貫通孔を形成した。ＵＶレーザー加工条件は表１に示す。得られたテーパー状スルーホールの断面形状は、小径側端部２０μｍ、大径側端部８０μｍの円錐形であった。次に、無電解めっき、電気めっきにて銅めっきを行った。電気めっき時の電流密度（５Ａ／ｄｍ２基板）を制御することにより、テーパー状貫通孔の内壁面をめっき処理して銅層を形成すると同時に、小径側端部をめっきで封止し、表裏の銅箔を接続して、テーパー状スルーホールを得た。めっき厚はスルーホール内で１５〜２８μｍであった。その断面をカットして調べた結果、銅めっきされたテーパー状スルーホールは小径側端部が銅めっき封止されていた。めっき終了後、両表層のパターン化を通常のサブトラクティブ法、即ちドライフィルムエッチングレジストを用いて、エッチングによって行った。その際、該テーパー状スルーホールの小径側端部をボールパッドとなるパターン配置とした。その後、ソルダーレジスト（”ＰＳＲ４０００ＡＵＳ３０８”、太陽インキ社製）を塗布・乾燥・パターン化し、表側（部品面）のフィンガーパッド部や裏面（ボール面）のボールパッド部（ソルダーマスクデファインＳＭＤの形）を開口として、最終硬化させた。その後、めっきリードを介して、電解ニッケル・金メッキを施し、該フィンガーパッドとボールパッドの表面を金メッキした（図１参照）。
【００１７】
【表１】ＵＶレーザー加工条件（一孔当り）
2005012035.tif 000003
【００１８】
【実施例２】
積層板として、両面に１２μｍの銅箔を有する、厚さ１００μｍのガラス布入りエポキシ両面銅張積層板（”Ｅ６７９ＦＢ”、日立化成社製）を使用した。同積層板を過酸化水素・硫酸系のソフトエッチング剤（”ＣＰＥ９００”、三菱ガス化学社製）で処理し、表層の銅箔を５μｍとした後、ＵＶレーザー（”ＹＢ−ＨＹＳ４０１Ｔ０１”、松下産業機器社製）にてテーパー状のスルーホールを形成した。ＵＶ加工条件は、実施例１と同様にした。
【００１９】
次に、パターンめっきを行った。即ち、無電解銅めっき後、ドライフィルムめっきレジストを両面に配置し、パターン部及びスルーホール部（ボールパッド、バンプパッドを含み、該スルーホール部に配置されている）のめっきが必要な部分のドライフィルムを除去した後、電気めっきを行った。該電気めっきでは、パルス電流を用い、該スルーホールをめっきで埋め込んだ。その後、ドライフィルムを剥離した後、ソフトエッチング液にて全面をエッチングし、基礎銅層を除去してパターンを残した。パターンめっきのパターンとして、該スルーホール小径側端部はバンプパッドとし、大径側端部はボールパッドとした。パターンめっき終了後、バンプパッドやボールパッドを開口（ソルダーマスクデファインＳＭＤの形）としたソルダーレジスト（”ＰＳＲ４０００ＡＵＳ３０８”、太陽インキ社製）を通常の方法で形成した後、開口部を有機防錆処理（”ＧＬＩＣＯＡＴ−ＳＭＤ〔Ｆ２（ＬＸ）〕”、四国化成社製）した（図２参照）。
【００２０】
【発明の効果】
端部の封止されたテーパー状スルーホールを設け、該スルーホールの端部にバンプパッドやボールパッドを設けることにより、高密度化された半導体搭載用のプリント配線板を提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】テーパー状スルーホールの小径側端部にボールパッドを設けた本発明のプリント配線板を示す説明図である。
【図２】テーパー状スルーホールをめっき充填し、小径側及び大径側端部にバンプパッドとボールパッドを設けた本発明のプリント配線板を示す説明図である。
【図３】テーパー状スルーホールにソルダーレジストを充填し、小径側端部に半田ボールを搭載した本発明のプリント配線板を示す説明図である。
【図４】めっき充填したテーパー状スルーホールの両端部にパッドを設け、半田プリコート、半田ボールを搭載した本発明のプリント配線板を示す説明図である。
【図５】４層板に設けたテーパー状スルーホールにソルダーレジストを充填し、小径側端部にボールパッドと半田ボールを搭載した本発明のプリント配線板を示す説明図である。
【図６】４層板に設けたテーパー状スルーホールをめっき充填し、両端部に設けたパッドに半田ボールと半田プリコートを搭載した本発明のプリント配線板を示す説明図である。
【符号の説明】
２  銅箔
３  貫通孔
４  無電解めっき
５  電解めっき
６  ボールパッド
７  ソルダーレジスト
８  スルーホール
９  バンプパッド
１０  半田ボール
１１  半田プリコート
【図１】
2005012035.tif 000004
【図２】
2005012035.tif 000005
【図３】
2005012035.tif 000006
【図４】
2005012035.tif 000007
【図５】
2005012035.tif 000008
【図６】
2005012035.tif 000009