(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅張積層板にめっきレジストを選択的に形成する工程と、前記めっきレジストの非形成部に電解ニッケルめっき層を形成する工程と、前記めっきレジストを剥離する工程と、前記電解ニッケルめっき層が形成されていない部分の銅はくをエッチングし導体パターンを有する配線基板を形成する工程と、前記導体パターン及び前記電解ニッケルめっき層の間を含む絶縁基板上全面に絶縁樹脂層を形成する工程と、ベルトサンダー研磨またはバフ研磨により前記絶縁樹脂層を前記電解ニッケルめっき層の表面が露出するまで平滑に研磨すると同時に前記電解ニッケルめっき層の表面に研磨痕をつける工程と、表面に研磨痕を有する前記電解ニッケルめっき層の上に無電解ニッケルめっき層を形成する工程と、前記無電解ニッケルめっき層の上に無電解金めっき層を形成する工程を含むプリント配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面実装部品、特にベアチップ等の電子部品を実装するプリント配線板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプリント配線板のパターン形成方法は、大別するとサブトラクティブ法とアディティブ法の二つがあり、サブトラクティブ法は量産性が高く、製造コストを低減できることからプリント配線板のパターン形成方法として多用されている。
【０００３】
図８はサブトラクティブ法によるパターン形成の製造工程手順である。
【０００４】
基材２と銅はく３からなる銅張り積層板１（図８（Ａ）参照）の表面にフォトプロセスによりエッチングレジスト４を形成した後（図８（Ｂ）参照）、塩化第二銅などのエッチング液により不要な銅はくを除去して所定のパターン５を形成した上で（図８（Ｃ）参照）、エッチングレジストを剥離してパターン形成が完了する（図８（Ｄ）参照）。
【０００５】
そして、図９（Ａ）に示すように、配線基板の表面に部品実装部分を残してソルダレジスト１４を塗布する。
【０００６】
最後に、仕上げ処理として、図９（Ｂ）に示すように、部品実装の際、接続電極となるパターンの上に無電解ニッケルめっき層６、さらにその上に無電解金めっき層７を形成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の製造方法では、図５（ａ）に示すようにパターン間隙で印刷かすれによるソルダレジスト１４の未着１５やボイド１６が発生する場合がある。特に今後、ファインパターン化が進み、パターンの間隙が狭くなると顕著になる。
【０００８】
近年の表面実装用の電子部品のプリント配線板への実装は、図６（ａ）に示すような通称フリップチップ実装と呼ばれる実装方法が増え、ベアチップ８と基板１０の隙間に接続信頼性向上のため、封止樹脂１７を注入することが多い。
【０００９】
この注入工程では、パターンの狭ピッチ化が進むなか、いかにボイドの巻きこみをなくして早く注入させられるかが大きな課題となっている。上記従来の基板においてはボイド１８の発生を抑えるのは困難であった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の発明は、銅張積層板にめっきレジストを選択的に形成する工程と、前記めっきレジストの非形成部に電解ニッケルめっき層を形成する工程と、前記めっきレジストを剥離する工程と、前記電解ニッケルめっき層が形成されていない部分の銅はくをエッチングし導体パターンを有する配線基板を形成する工程と、前記導体パターン及び前記電解ニッケルめっき層の間を含む絶縁基板上全面に絶縁樹脂層を形成する工程と、ベルトサンダー研磨またはバフ研磨により前記絶縁樹脂層を前記電解ニッケルめっき層の表面が露出するまで平滑に研磨すると同時に前記電解ニッケルめっき層の表面に研磨痕をつける工程と、表面に研磨痕を有する前記電解ニッケルめっき層の上に無電解ニッケルめっき層を形成する工程と、前記無電解ニッケルめっき層の上に無電解金めっき層を形成する工程を含むプリント配線板の製造方法というものであり、これにより、ソルダレジストを形成する際、従来のようにパターン間隙においてソルダレジストの未着やボイドが発生せず、薄く均一に塗布できる。また部品と基板の隙間に接続信頼性向上のため、封止樹脂を注入する際もボイドの巻き込みを防止できるという作用効果が得られる。
【００１２】
また本発明は、金属導電層は、電解ニッケルめっき、または電解ニッケルめっき上に電解金めっきにて形成するというものであり、これにより、金属導電層を接続電極としてはんだ接合する場合、金属導電層となるニッケル皮膜中にはリンが含まれないため、高いはんだ接合強度を維持することができる、また多数のピンホールが存在する無電解金めっきに比べて、電解金めっきはピンホールのない緻密な層が形成されるため腐食が発生せず、長期保存性が良好であるという作用効果が得られる。
【００１３】
また本発明は、露出した金属導電層の表面に無電解金めっきを行うというものであり、これにより、電解金めっきの場合に必要となる通電のための引き回し線が不要となるため、配線密度と部品実装密度を上げることができるという作用効果が得られる。
【００１４】
また本発明は、無電解金めっきを行う直前に無電解ニッケルめっきを露出した金属導電層の表面に行うというものであり、これにより、絶縁樹脂層を平滑に研磨する際に生じた金属導電層の研磨痕を緩和させたり、金めっき層の密着を向上させることができるという作用効果が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１、２は本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造工程図である。
【００１６】
図１、２において、本実施形態では配線基板１０として、基材２には例えばガラスエポキシ基板の両面に導電層として銅はく３を貼り付けてなる銅張り積層板を使用している（図１（Ａ）参照）。
【００１７】
この配線基板１０に対してフォトプロセスによりめっきレジスト１１を形成する（図１（Ｂ）参照）。
【００１８】
次に、めっきレジスト１１の非形成部に金属導電層としての矩形状断面を有する電解ニッケルめっき層１２を形成する（図１（Ｃ）参照）。そしてめっきレジスト１１を水酸化ナトリウム等の溶液で剥離する（図１（Ｄ）参照）。
【００１９】
次に、電解ニッケルめっき層１２をエッチングレジストとして、銅アンモニウム錯イオンを主成分とするアルカリエッチング液により不要な銅はくを除去して所定のパターン５を形成する（図２（Ｅ）参照）。
【００２０】
次に、配線基板１０の表面に絶縁樹脂層１３を形成する。この絶縁樹脂材料としては、熱硬化型のエポキシ系樹脂を使用し、スクリーン印刷機、カーテンコータ、スロットコータなどで塗布した後、熱硬化炉で指触乾燥の状態にしたうえで、配線基板１０の裏面側にも同様に絶縁樹脂材料を塗布して、熱硬化炉で両面同時に硬化させる（図２（Ｆ）参照）。
【００２１】
次に、硬化した絶縁樹脂層１３を研磨する。研磨装置としては例えばベルトサンダーやバフ研磨機などを使用し、電解ニッケルめっき層１２が表面に露出されるまで平滑に研磨する（図２（Ｇ）参照）。その後、必要に応じて配線基板の表面に部品実装部分を残してソルダレジストを塗布することもある（図５（ｂ））。
【００２２】
最後に、仕上げ処理として、部品実装部分などの電解ニッケルめっき層が露出した部分に金めっき処理を施す。この金めっき処理層７は無電解めっきにより実施し、露出した電解ニッケルめっき層の表面を酸処理、アルカリ処理、シアン処理などの化学研磨とバフなどによる機械研磨を組み合わせて、充分活性化した後、金めっきを実施する（図２（Ｈ）参照）。また図２（Ｇ）のところで実施した研磨により電解ニッケルめっき層の表面に大きな研磨痕がある場合や金めっき層の密着を向上させるため金めっき直前に無電解ニッケルめっき層を電解ニッケルめっき層の上に実施することもある。
【００２３】
＜本実施形態の利点＞
このように本実施の形態におけるプリント配線板の構成および製造方法によれば、次のような効果が得られる。
【００２４】
（１）ベアチップを基板にフリップチップ実装する際のアンダフィル材の注入が容易でボイドの発生がない（図６（ｂ））。
【００２５】
本実施形態では絶縁樹脂層１３により基板表面が平坦化されているため、ボイドの発生が格段に減少し、注入の時間が大幅に短縮される。なお、この封止樹脂の代わりに樹脂の硬化収縮を利用してベアチップと基板の電気接続を保つ圧接工法の場合で、樹脂がペースト状以外にフィルム状のもの、あるいは樹脂に導電粒子を含むもの、含まないものを使用する場合も同様の効果がある。
【００２６】
（２）上記実施形態で示したように絶縁樹脂層１３上にソルダレジストを形成する場合でも、従来の基板の課題であるパターン間隙で印刷かすれによるソルダレジスト１４の未着１５やボイド１６の発生がない。
【００２７】
本実施形態では絶縁樹脂層１３で基板が平坦化されているため、未着１５やボイド１６の発生もないばかりかソルダレジストを薄く、均一に塗布することができる。
【００２８】
（３）部品実装に必要なパターン上幅を確保でき、実装時の位置ずれに関して許容度が大きくなる。部品を実装するパターンの上幅は電解ニッケルめっき層１２の幅により決まり、この幅はフォトプロセスに使用するマスクフィルムのパターン幅によりコントロールされるものであって、パターン５のエッチング状態に左右されることはないため、一定の安定したパターン上幅が得られる。
【００２９】
（４）基板が平坦なため実装する部品が基板のパターンからずれ落ちて傾いたりしない。図７（ａ）、（ｂ）に示すように従来の基板であればベアチップ８に配置された基板との接続電極であるバンプ９が実装時の圧力によりパターン５からずれ落ちてベアチップが傾き、接触不良を起こすなどの不具合が発生していた。図７（ｃ）、（ｄ）に示すように本実施形態では電解ニッケルめっき層１２の端部にバンプ９が配置されても絶縁樹脂層１３により平坦化されているためベアチップ８が傾くことがなく、接続が維持される。
【００３０】
（５）仕上げの表面処理として実施しているニッケルめっきは電解めっきにより形成されることから、ニッケル皮膜中にリンを含まないため、はんだ接合強度が向上する。高密度基板やベアチップ実装用基板では仕上げの表面処理として、ニッケル、金めっきが多用されている。ニッケル、金めっきには電解めっきと無電解めっきがあり、電解めっきの場合、通電のための引き回し線が必要であるが、高密度基板では引き回し線を収容するだけのスペースがないため、無電解めっきによるものが多い。ところが無電解ニッケルめっきは還元剤として次亜リン酸ナトリウムを使用しているため、ニッケル皮膜中には必然的にリンが含まれる。このリンを含んだニッケルめっき層の部分を接続電極としてはんだ接合した場合、はんだ中のすずとニッケルにより合金層が形成され、接合界面にはリン濃度が高い層ができる。このリン濃度の高い層の形成ははんだ接合強度を低下させることがわかっている。本実施形態により作製した基板の接続電極部は電解ニッケルめっきにより形成されていることからリンを含まず、高いはんだ接合強度を維持することができる。したがって、本基板に表面実装部品をはんだで接続する場合や本基板をベアチップ実装用基板として使用し、マザー基板の上にはんだボールによりＢＧＡ実装を行う場合に有効である。
【００３１】
（６）高密度基板やベアチップ基板として汎用されているビルドアップ配線基板は絶縁樹脂上に析出させた銅めっき層によって、配線パターンおよび部品実装パターンを形成していることから、銅はくのピール強度やプル強度が低いため、基板からの部品脱落が問題となっている。本実施形態による基板は銅はくの側面が絶縁樹脂層により覆われているため、ピール強度やプル強度が大幅に向上する。
【００３２】
（実施の形態２）
図３、４は本発明の実施の形態２におけるプリント配線板の製造工程図である。
【００３３】
本実施形態では図３（Ｂ）までは実施の形態１の図１（Ｂ）までと同様、フォトプロセスによりめっきレジスト１１を形成する（図３（Ｂ）参照）。
【００３４】
次に、めっきレジスト１１の非形成部に電解ニッケルめっき層１２を形成し、さらにその上に電解金めっき層１９を形成する（図３（Ｃ）参照）。そしてめっきレジスト１１を水酸化ナトリウム等の溶液で剥離する（図３（Ｄ）参照）。
【００３５】
次に、電解ニッケルめっき層１２および電解金めっき層１９をエッチングレジストとして、銅アンモニウム錯イオンを主成分とするアルカリエッチング液により不要な銅はくを除去して所定のパターン５を形成する（図４（Ｅ）参照）。その後、必要に応じて配線基板の表面に部品実装部分を残してソルダレジストを塗布することもある。
【００３６】
最後に、仕上げ処理として、パターン５の側面の銅露出部分を防錆することを目的として、水溶性耐熱プリフラックス２０により処理する（図４（Ｆ）参照）。この水溶性耐熱プリフラックス２０はアルキルベンズイミダゾール誘導体を主成分とするもので、防錆成分が銅表面にのみ化学吸着するもので、金めっき部やソルダレジストには吸着および反応しない。
【００３７】
＜本実施形態の利点＞
（１）実施の形態１と同様に、部品実装に必要なパターン上幅を確保でき、実装の位置ずれに関して許容度が大きくなる。
【００３８】
（２）本実施形態による基板は実施の形態１と同様、接続電極となるニッケルめっき層は電解めっきにより形成されていることから、ニッケル層中にリンを含まないため、はんだ接合強度が向上する。また、ニッケル層の上の金めっきも電解めっきによるものであり、ピンホールのない緻密な層が形成されるため、長期保存性は良好である。
【００３９】
従来、金めっきは無電解めっきによるものが多く、そのため金めっき層には多数のピンホールが存在する。このピンホールの部分では金とニッケルの接触による局部電池が形成され、金とニッケル間に非常に大きな電位差が生じて腐食が発生する。この腐食は時間の経過とともに進行するため、長期保存ができない。
【００４０】
また金めっき層に存在するピンホールの部分ではニッケル層が表面に出ているが、ニッケルは仕上げ処理の水溶性耐熱プリフラックスの成分と結合するため、銅表面だけでなく、ニッケルめっきおよび金めっきを施した接続電極部にも有機被膜が形成される。接続電極部に有機被膜が形成されるとベアチップ実装時のワイヤボンディング接続等が困難になるなどの大きな課題があったが、本実施形態では金めっき層を電解めっきで形成するため、ピンホールのない緻密な層を形成することができるだけでなく、金めっきの厚みもめっき条件により容易にコントロールできる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、絶縁基板上に形成された導体パターンの上に矩形状断面を有する金属導電層が形成され、導体パターン及び金属導電層の間の絶縁基板上に形成された絶縁樹脂層を有し、この絶縁樹脂層は金属導電層と略同一水準の厚さで略平坦に形成されているプリント配線板により、ソルダレジストを形成する際、従来のようにパターン間隙においてソルダレジストの未着やボイドが発生せず、薄く均一に塗布できる。また部品と基板の隙間に接続信頼性向上のため、封止樹脂を注入する際もボイドの巻き込みを防止できる信頼性の高いプリント配線板を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造方法を示す工程断面図
【図２】  同実施の形態１におけるプリント配線板の製造方法を示す工程断面図
【図３】  本発明の実施の形態２におけるプリント配線板の製造方法を示す工程断面図
【図４】  同実施の形態２におけるプリント配線板の製造方法を示す工程断面図
【図５】  （ａ）従来のプリント配線板とのソルダレジストの形成状態を示す断面図
（ｂ）本発明の実施の形態１におけるソルダレジスト形成と金めっき処理状態を示す断面図
【図６】  （ａ）従来の電子部品の実装状態を示す断面図
（ｂ）本発明の実施の形態１における電子部品の実装状態を示す断面図
【図７】  本発明の実施の形態１における電子部品の実装状態を比較するための断面図
【図８】  従来のプリント配線板の製造方法を示す工程断面図
【図９】  従来のプリント配線板の製造方法を示す断面図
【符号の説明】
１  銅張り積層板
２  基材
３  銅はく（導体層）
４  エッチングレジスト
５  パターン
６  無電解ニッケルめっき層
７  無電解金めっき層
８  ベアチップ
９  バンプ
１０  配線基板
１１  めっきレジスト
１２  電解ニッケルめっき層
１３  絶縁樹脂層
１４  ソルダレジスト
１５  ソルダレジストの未着
１６  ソルダレジスト中のボイド
１７  封止樹脂
１８  封止樹脂中のボイド
１９  電解金めっき層
２０  水溶性耐熱プリフラックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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