JP2008053654A - プリント配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フリップチップ実装により実装される半導体素子との接触不良を防ぐことができるプリント配線基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】
本発明のプリント配線基板１は、少なくとも１つの絶縁体層３４と、最外層の絶縁体層３４の少なくとも一方の外表面に形成された配線パターン３３とを備え、該配線パターン３３は該最外層の絶縁体層３４の表面から外方に向けて０．１〜１０μｍの範囲で突出している。前記最外層の絶縁体層３４は、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、液晶ポリマーからなる群から選ばれる１種の樹脂を該最外層の絶縁体層３４全体の３５〜８０重量％の範囲で含有する材料から成る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリント配線基板及びその製造方法に関するものである。

従来、プリント配線基板上に半導体素子を実装する方法の１つとして、ワイヤボンディングが知られている。ワイヤボンディングでは、電極部が設けられている面の反対面を向けて半導体素子をプリント配線基板上に配置し、半導体素子の電極部とプリント配線基板の配線パターンとをワイヤによって接続する。しかし、実装面積が大きい、配線が長いために電気的特性が良くない、という問題がある。

そこで、前記問題を解決する方法として、フリップチップ実装が知られている（例えば、特許文献１参照）。フリップチップ実装では、予め半導体素子の電極部にバンプと呼ばれる突起状の端子を形成しておき、電極部が設けられている面を向けて半導体素子をプリント配線基板上に配置し、加熱圧着することにより、半導体素子の電極部とプリント配線基板の配線パターンとをバンプによって接続する。これにより、ワイヤボンディングに比べて実装面積を小さくできる、配線が短いので電気的特性が良いという効果が得られる。

ところで、プリント配線基板１０１は、例えば図４（ａ）示のように、絶縁体層１０２の表面に配線パターン１０３を備え、配線パターン１０３は絶縁体層１０２の表面から外方に向けて配線パターン１０２の厚さだけ突出している。

図４（ａ）示のプリント配線基板１０１上に半導体素子１０４をフリップチップ実装するには、図４（ｂ）示のように、電極部１０５上に所定の高さの金バンプ１０６が形成されている半導体素子１０４を、電極部１０５の面を配線パターン１０３に向けて配線パターン１０３上に配置し、加熱圧着する。これにより、金バンプ１０６を介して半導体素子１０４を配線パターン１０３上に面接続させる。

しかしながら、１つの配線パターン１０３の表面には凹凸があるので、その全表面において絶縁体層１０２の表面から外方に向けて突出する厚さが均一であるとは限らず、図４（ｃ）示のように、金バンプ１０６の先端が配線パターン１０３に接触しなかったり、金バンプ１０６の先端が配線パターン１０３に接触する面積が小さかったりするなどして、接触不良が発生することがあるという不都合がある。
特開平５−２９３９０号公報

本発明は、かかる不都合を解消して、フリップチップ実装により実装される半導体素子との接触不良を防ぐことができるプリント配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明のプリント配線基板は、少なくとも１つの絶縁体層と、最外層の絶縁体層の少なくとも一方の外表面に形成された配線パターンとを備え、該配線パターンは該最外層の絶縁体層の表面から外方に向けて０．１〜１０μｍの範囲で突出していることを特徴とする。

本発明のプリント配線基板において、前記配線パターンは前記最外層の絶縁体層の表面から外方に向けて０．１〜１０μｍの範囲で突出している。すなわち、該配線パターンにおける全表面は該最外層の絶縁体層の表面から外方に向けて０．１〜１０μｍの範囲の高さに存在し、該配線パターンにおける全表面が０．１〜１０μｍの範囲で平坦である。これにより、本発明のプリント配線基板の前記配線パターン上に半導体素子をフリップチップ実装するとき、該半導体素子の電極部上に所定の高さに形成されているバンプは、先端が該配線パターンに接触しなかったり、先端が該配線パターンに接触する面積が小さかったりすることなく、該配線パターンに確実に接触する。

従って、本発明のプリント配線基板によれば、フリップチップ実装により実装される半導体素子との接触不良を防ぐことができる。

前記配線パターンが前記最外層の絶縁体層の表面から外方に向けて突出している長さは、０μｍであることが理想的である。これは、該配線パターンにおける全表面が該最外層の絶縁体層の表面から外方に向けて０μｍの高さに存在し、該配線パターンにおける全表面が平坦であることを意味している。該配線パターンが該最外層の絶縁体層の表面から外方に向けて突出している長さが０．１〜１０μｍの範囲であれば、該配線パターンにおける全表面が平坦であるとみなすことができる。しかし、該配線パターンが該最外層の絶縁体層の表面から外方に向けて突出している長さが１０μｍを超える場合には、該配線パターンの表面に凹凸が生じることがあるので、該配線パターン上に半導体素子をフリップチップ実装するときに接触不良が発生する恐れがある。また、該配線パターンが該最外層の絶縁体層の表面から外方に向けて突出している長さが０．１μｍ未満である場合には、該配線パターンの表面が所定の位置になるように配線パターンを形成するのが困難である。

本発明のプリント配線基板は、前記配線パターン上にフリップチップ実装されている半導体素子を備えるものであってもよい。

また、本発明のプリント配線基板は、複数の絶縁体層と、各絶縁体層を介して対向して配置され、相互に導通する複数の配線パターンとを備えるものであってもよい。

本発明のプリント配線基板は、少なくとも１つの絶縁体層と、最外層の絶縁体層の少なくとも一方の外表面に形成された配線パターンとを備えるプリント配線基板を形成する第１の工程と、該プリント配線基板を表裏両面から２枚の金属板で挟んでプレスすることにより、該配線パターンが該最外層の絶縁体層の表面から外方に向けて０．１〜１０μｍの範囲で突出しているプリント配線基板を得る第２の工程とを備え、前記最外層の絶縁体層は、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、液晶ポリマーからなる群から選ばれる１種の樹脂を該最外層の絶縁体層全体の３５〜８０重量％の範囲で含有する材料から成り、前記プレスは、１５０〜３００℃の範囲の温度下、０．９８〜１９．６ＭＰａの範囲の圧力にて、３０〜２４０分間の範囲の時間行うことにより有利に製造することができる。

第１の工程では、少なくとも１つの絶縁体層と、最外層の絶縁体層の少なくとも一方の外表面に形成された配線パターンとを備えるプリント配線基板を形成する。前記最外層の絶縁体層は、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、液晶ポリマーからなる群から選ばれる１種の樹脂を該最外層の絶縁体層全体の３５〜８０重量％の範囲で含有する材料から成ることにより、後述の第２の工程でプレスされて軟化し、前記配線パターンの一部を層方向に対して垂直方向に該最外層の絶縁体層中に埋没させることができる。

第２の工程では、第１の工程により形成されたプリント配線基板を表裏両面から２枚の金属板で挟んで、１５０〜３００℃の範囲の温度下、０．９８〜１９．６ＭＰａの範囲の圧力にて、３０〜２４０分間の範囲の時間プレスする。第１の工程により形成されたプリント配線基板は、プレスされることにより、前記配線パターンの一部が層方向に対して垂直方向に前記最外層の絶縁体層中に埋没し、その結果、該配線パターンが該最外層の絶縁体層の表面から外方に向けて０．１〜１０μｍの範囲で突出しているプリント配線基板が得られる。

従って、本発明のプリント配線基板の製造方法によれば、フリップチップ実装により実装される半導体素子との接触不良を防ぐことができるプリント配線基板を得ることができる。

前記プレス時の温度が１５０℃未満の場合には、前記最外層の絶縁体層が十分に軟化しないので、前記配線パターンの一部を層方向に対して垂直方向に該最外層の絶縁体層中に埋没させることができない。前記プレス時の温度が３００℃を超える場合には、該最外層の絶縁体層が熱分解により変形してしまう。また、前記プレス時の圧力が０．９８ＭＰａ未満の場合には、該配線パターンの一部を層方向に対して垂直方向に該最外層の絶縁体層中に埋没させることができない。前記プレス時の圧力が１９．６ＭＰａを超える場合には、第１の工程により形成されたプリント配線基板そのものが変形し、所定の形状が得られない。さらに、前記プレス時の時間が３０分未満の場合には、該最外層の絶縁体層が十分に軟化せず、該配線パターンの一部を層方向に対して垂直方向に該最外層の絶縁体層中に埋没させることができない。前記プレス時の時間が２４０分を超える場合には、該最外層の絶縁体層が熱分解により変形してしまう。

ところで、本発明の製造方法により、第１の工程により形成されたプリント配線基板を表裏両面から２枚の金属板で直接挟んでプレスしてもよいが、このようにするときには、前記プレス時に前記最外層の絶縁体層が溶融して前記金属板に貼付することがあり、この場合には、前記プレス後に形成された前記プリント配線基板を前記金属板から剥がすときに前記配線パターンが損傷することがある。

そこで、本発明のプリント配線基板の製造方法では、第１の工程により形成されたプリント配線基板と前記金属板との間に、厚さが５〜１０５μｍの範囲である銅箔を挟んでプレスすることが望ましい。これにより、前記プレス時に前記最外層の絶縁体層が溶融しても前記銅箔に貼付することがないので、前記プレス後に形成された前記プリント配線基板を前記銅箔から剥がすときに前記配線パターンが損傷することを防ぐことができる。

前記銅箔の厚さが５μｍ未満の場合には、銅箔そのものが変形し、第１の工程により形成されたプリント配線基板の表裏両面に圧力を十分に伝えることができない。また、前記銅箔の厚さが１０５μｍを超える場合には、プレスするのに過剰なエネルギーが必要となる。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態のプリント配線基板の一構成例を示す説明的断面図であり、図２と図３は図１に示す本実施形態のプリント配線基板の製造工程を示す説明的断面図である。

まず、図１を参照して、本実施形態のプリント配線基板１について説明する。

プリント配線基板１は、第１のプリント配線基板１１と、絶縁体層２１を介して第１のプリント配線基板１１上に積層されている第２のプリント配線基板３１とを備える。

第１のプリント配線基板１１は、片面に第１の配線パターン１２を有するとともに、反対面に第２の配線パターン１３を有する。配線パターン１２，１３は、両者の間に絶縁体層１４を備え、内部を厚さ方向に貫通する銀ペーストから成る銀バンプ１５により相互に導通されている。

第１の配線パターン１２は、絶縁体層１４の表面から外方に向けて０．１〜１０μｍの範囲で突出しているとともに、前記範囲以外の部分は層方向に対して垂直方向に絶縁体層１４中に埋没している。なお、図１は、第１の配線パターン１２が絶縁体層１４の表面から外方に向けて突出している長さが０．１μｍであって実質的に突出していない場合を示している。一方、第２の配線パターン１３は、絶縁体層１４の表面から外方に向けて第２の配線パターン１３の厚さだけ突出しているとともに、第２の配線パターン１３の厚さだけ層方向に対して垂直方向に絶縁体層２１中に埋没している。このため、絶縁体層１４の第２の配線パターン１３側の面は、第２の配線パターン１３が設けられている部分を除いて絶縁体層２１に接している。

第２のプリント配線基板３１は、絶縁体層２１に対向する面に形成された第３の配線パターン３２と、反対面に形成された第４の配線パターン３３とを備える。配線パターン３２，３３は、両者の間に絶縁体層３４を備え、内部を厚さ方向に貫通する銀バンプ３５により相互に導通されている。

第３の配線パターン３２は、絶縁体層３４の表面から外方に向けて第３の配線パターン３２の厚さだけ突出しているとともに、第３の配線パターンの厚さだけ層方向に対して垂直方向に絶縁体層２１中に埋没している。このため、絶縁体層３４の第３の配線パターン３２側の面は、第３の配線パターン３２が設けられている部分を除いて絶縁体層２１に接している。一方、第４の配線パターン３３は、絶縁体層３４の表面から外方に向けて０．１〜１０μｍの範囲で突出しているとともに、前記範囲以外の部分は層方向に対して垂直方向に絶縁体層３４中に埋没している。なお、図１は、第４の配線パターン３３が絶縁体層３４の表面から外方に向けて突出している長さが０．１μｍであって実質的に突出していない場合を示している。

第３の配線パターン３２上には、絶縁体層２１を厚さ方向に貫通し、配線パターン３２，１３を相互に導通させる銀バンプ３６が形成されている。

絶縁体層１４，２１，３４は、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、液晶ポリマーからなる群から選ばれる１種の樹脂を該最外層の絶縁体層全体の３５〜８０重量％の範囲で含有する材料から成る。以下、プリプレグ層１４，２１，３４と記載する。

なお、本実施形態では４層の配線パターンを備えるプリント配線基板としたが、４層以外の複数の配線パターンを備える多層板であってもよいし、１層板であっても構わない。

以上から成る本実施形態のプリント配線基板１において、第４の配線パターン３３上に、電極部１０５上に所定の高さの金バンプ１０６が形成されている半導体素子１０４を、電極部１０５の面を配線パターン１０３に向けて配線パターン１０３上に配置し、加熱圧着することによって、半導体素子１０４がフリップチップ実装される。

このとき、第４の配線パターン３３がプリプレグ層３４の表面から外方に向けて０．１〜１０μｍの範囲で突出しているので、半導体素子１０４の電極部１０５上に形成されている金バンプ１０６は、先端が第４の配線パターン３３に接触しなかったり、先端が第４の配線パターン３３に接触する面積が小さかったりすることなく、第４の配線パターン３３に確実に接触する。従って、プリント配線基板１によれば、フリップチップ実装により実装される半導体素子１０４と第４の配線パターン３３との接触不良を防ぐことができる。

図１に示す本実施形態のプリント配線基板１は、例えば次のようにして製造することができる。

まず、図２（ａ）示のように、厚さが例えば１８μｍの銅箔から成る導電性支持体１２上の所定の位置に、銀バンプ１５を複数形成する。銀バンプ１５は、例えば導電性支持体１２上に所定の位置に貫通孔を備えるメタルマスクを積層し、該メタルマスクの上から銀ペーストをスクリーン印刷し、個々が円錐形状になるようにした後に乾燥させることにより形成される。銀バンプ１５は、例えば導電性支持体１２に接触する部分の径が１５０μｍ、高さが２００μｍの大きさとなるように形成される。

次に、図２（ｂ）示のように、銀バンプ１５が形成された導電性支持体１２上に、厚さが例えば６０μｍであるプリプレグ層１４を積層し、加圧することにより、銀バンプ１５をプリプレグ層１４の厚さ方向に貫通させるとともに、銀バンプ１５の先端をプリプレグ層１４から露出せしめる。

次に、図２（ｃ）示のように、銀バンプ１５が露出しているプリプレグ層１４上に、厚さが例えば１８μｍの銅箔から成る他の導電性支持体１３を積層し、圧着する。他の導電性支持体１３によって銀バンプ１５の先端が潰れ、プリプレグ層１４の表面に他の導電性支持体１３が積層されるとともに、銀バンプ１５によってプリプレグ層１４の裏面の導電性支持体１２と表面の他の導電性支持体１３とが導通される。

次に、図２（ｄ）示のように、導電性支持体１２，１３にエッチングを施すことにより、プリプレグ層１４の裏面に第１の配線パターン１２が形成され、表面に配線パターン１３が形成される。エッチング方法は、従来公知の方法でよい。以上によって、第１のプリント配線基板１１が形成される。

次に、図２示の第１のプリント配線基板１１と同様の手順で、第２のプリント配線基板３１を形成する。そして、図３示のように、第３の配線パターン３２上に銀バンプ３６を複数形成する。

次に、図３示のように、第１のプリント配線基板１１の第２の配線パターン１３側の面に、プリプレグ層２１を介して、第３の配線パターン３２側の面を向けて第２のプリント配線基板３１を積層する。そして、第１のプリント配線基板１１の第１の配線パターン１２側の面及び第２のプリント配線基板３１の第４の配線パターン３３側の面を、厚さが５〜１０５μｍの範囲である銅箔４１ａ，４１ｂを介して、例えばステンレスから成る２枚の金属板４２ａ，４２ｂで挟んでプレスする。前記プレスは、１５０〜３００℃の範囲の温度下、０．９８〜１９．６ＭＰａの範囲の圧力にて、３０〜２４０分間の範囲の時間行う。これにより、プリプレグ層１４が軟化し、第１の配線パターン１２は、一部が層方向に対して垂直方向にプリプレグ層１４中に埋没するとともに、プリプレグ層１４の表面から外方に向けて０．１〜１０μｍの範囲で突出する。また、プリプレグ層３４が軟化し、第４の配線パターン３３は、一部が層方向に対して垂直方向にプリプレグ層３４中に埋没するともに、プリプレグ層３４の表面から外方に向けて０．１〜１０μｍの範囲で突出する。以上により、図１示のプリント配線基板１が形成される。

銅箔４１ａ，４１ｂを介してプレスすることにより、プレス時にプリプレグ層１４，３４が溶融しても銅箔４１ａ，４１ｂに貼付することがないので、プレス後にプリント配線基板１を銅箔４１ａ，４１ｂから剥がすときに配線パターン１２，３３が損傷することを防ぐことができる。

本実施形態のプリント配線基板の一構成例を示す説明的断面図。 図１に示す本実施形態のプリント配線基板の製造工程を示す説明的断面図。 図１に示す本実施形態のプリント配線基板の製造工程を示す説明的断面図。 従来技術のプリント配線基板を示す説明的断面図。

符号の説明

１…プリント配線基板、 ３３…配線パターン、 ３４…絶縁体層、 ４１…銅箔、 ４２…金属板。

Claims (5)

1. 少なくとも１つの絶縁体層と、最外層の絶縁体層の少なくとも一方の外表面に形成された配線パターンとを備え、
   該配線パターンは該最外層の絶縁体層の表面から外方に向けて０．１〜１０μｍの範囲で突出していることを特徴とするプリント配線基板。
2. 請求項１記載のプリント配線基板において、前記最外層の絶縁体層は、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、液晶ポリマーからなる群から選ばれる１種の樹脂を該最外層の絶縁体層全体の３５〜８０重量％の範囲で含有する材料から成ることを特徴とするプリント配線基板。
3. 請求項１又は２記載のプリント配線基板において、前記配線パターン上にフリップチップ実装されている半導体素子を備えることを特徴とするプリント配線基板。
4. 少なくとも１つの絶縁体層と、最外層の絶縁体層の少なくとも一方の外表面に形成された配線パターンとを備えるプリント配線基板を形成する第１の工程と、
   該プリント配線基板を表裏両面から２枚の金属板で挟んでプレスすることにより、該配線パターンが該最外層の絶縁体層の表面から外方に向けて０．１〜１０μｍの範囲で突出しているプリント配線基板を得る第２の工程とを備え、
   前記最外層の絶縁体層は、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、液晶ポリマーからなる群から選ばれる１種の樹脂を該最外層の絶縁体層全体の３５〜８０重量％の範囲で含有する材料から成り、
   前記プレスは、１５０〜３００℃の範囲の温度下、０．９８〜１９．６ＭＰａの範囲の圧力にて、３０〜２４０分間の範囲の時間行うことを特徴とするプリント配線基板の製造方法。
5. 請求項４記載の製造方法において、前記プリント配線基板と前記金属板との間に、厚さが５〜１０５μｍの範囲である銅箔を挟んでプレスすることを特徴とするプリント配線基板の製造方法。

Images