JP2004335505A - Multilayered printed wiring board - Google Patents
Multilayered printed wiring board Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004335505A JP2004335505A JP2003124825A JP2003124825A JP2004335505A JP 2004335505 A JP2004335505 A JP 2004335505A JP 2003124825 A JP2003124825 A JP 2003124825A JP 2003124825 A JP2003124825 A JP 2003124825A JP 2004335505 A JP2004335505 A JP 2004335505A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive
- solder
- circuit board
- plating
- bump
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 160
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 72
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 80
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 77
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 60
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 25
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract description 10
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 103
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 94
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 92
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 83
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 81
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 77
- 239000000463 material Substances 0.000 description 66
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 57
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 57
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 51
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 51
- 239000010408 film Substances 0.000 description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 description 48
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 31
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 31
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 30
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 29
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 27
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 27
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 23
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 21
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 21
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 20
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 19
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 18
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 17
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 16
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 13
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 13
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 11
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 10
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 10
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 8
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 8
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 7
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 6
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 5
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 4
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 4
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 description 4
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical group [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 4
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 4
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910020888 Sn-Cu Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910019204 Sn—Cu Inorganic materials 0.000 description 3
- JUWOETZNAMLKMG-UHFFFAOYSA-N [P].[Ni].[Cu] Chemical compound [P].[Ni].[Cu] JUWOETZNAMLKMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 3
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triazine Chemical compound C1=CN=NN=C1 JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[[4-(2,5-dioxopyrrol-1-yl)phenyl]methyl]phenyl]pyrrole-2,5-dione Chemical compound O=C1C=CC(=O)N1C(C=C1)=CC=C1CC1=CC=C(N2C(C=CC2=O)=O)C=C1 XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KWSLGOVYXMQPPX-UHFFFAOYSA-N 5-[3-(trifluoromethyl)phenyl]-2h-tetrazole Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=CC(C2=NNN=N2)=C1 KWSLGOVYXMQPPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- NVEQHMCRCNAQRQ-UHFFFAOYSA-J NC(N)=S.Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl Chemical compound NC(N)=S.Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl NVEQHMCRCNAQRQ-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000004820 Pressure-sensitive adhesive Substances 0.000 description 2
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 2
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229960003280 cupric chloride Drugs 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- XEMZLVDIUVCKGL-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide;sulfuric acid Chemical compound OO.OS(O)(=O)=O XEMZLVDIUVCKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 2
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 description 2
- 229920003192 poly(bis maleimide) Polymers 0.000 description 2
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 229920001955 polyphenylene ether Polymers 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 2
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 description 2
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910001379 sodium hypophosphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 2
- OBBXFSIWZVFYJR-UHFFFAOYSA-L tin(2+);sulfate Chemical compound [Sn+2].[O-]S([O-])(=O)=O OBBXFSIWZVFYJR-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 2-methylphenol;3-methylphenol;4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C=C1.CC1=CC=CC(O)=C1.CC1=CC=CC=C1O QTWJRLJHJPIABL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017944 Ag—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017401 Au—Ge Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015365 Au—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015363 Au—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021592 Copper(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N N-[1-oxo-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propan-2-yl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(C(C)NC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020816 Sn Pb Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020836 Sn-Ag Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020922 Sn-Pb Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020988 Sn—Ag Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019319 Sn—Cu—Zn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008783 Sn—Pb Inorganic materials 0.000 description 1
- JAWMENYCRQKKJY-UHFFFAOYSA-N [3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-ylmethyl)-1-oxa-2,8-diazaspiro[4.5]dec-2-en-8-yl]-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]methanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CC1=NOC2(C1)CCN(CC2)C(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F JAWMENYCRQKKJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005396 acrylic acid ester group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 150000003851 azoles Chemical class 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 1
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VFFQCUJVGMRYIF-UHFFFAOYSA-N copper;1h-imidazole Chemical compound [Cu+2].C1=CNC=N1 VFFQCUJVGMRYIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 229930003836 cresol Natural products 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- BTZWIZOMVVQOAZ-UHFFFAOYSA-L dichlorosilver Chemical compound Cl[Ag]Cl BTZWIZOMVVQOAZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005429 filling process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- MSNOMDLPLDYDME-UHFFFAOYSA-N gold nickel Chemical compound [Ni].[Au] MSNOMDLPLDYDME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IZLAVFWQHMDDGK-UHFFFAOYSA-N gold(1+);cyanide Chemical compound [Au+].N#[C-] IZLAVFWQHMDDGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002165 photosensitisation Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- YPNVIBVEFVRZPJ-UHFFFAOYSA-L silver sulfate Chemical compound [Ag+].[Ag+].[O-]S([O-])(=O)=O YPNVIBVEFVRZPJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000367 silver sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910000375 tin(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、IVH(インナーバイアホール)構造を有する多層プリント配線板にかかり、特に、ICチップ等の電子部品をフリップチップ実装するに好適な接続信頼性に優れた多層プリント配線板に関する。
【0002】
【従来の技術】
片面に導体層を有し、IVH(インナーバイアホール)構造からなる絶縁基板を多層化した技術が、提案されている。それらは、一方の絶縁基板の導体層と他方の絶縁基板のバイアホールとを接続させることにより、電気的に接続を行うものであり、多層化された基板の最外層の導体回路上にはICチップ、コンデンサなどの電子部品を実装するための半田バンプが形成されることにより、その機能を発揮させるように構成されている。
【0003】
【特許公報1】
特開平10−13028号公報
【0004】
上記多層プリント配線板において、積層、多層化される基本単位となる回路基板は、絶縁基板の一方の面に導体回路が形成され、その他方の面から導体回路に達する非貫通孔に導電性材料が充填されてなるフィルドビアが形成され、そのフィルドビア上には、導電性金属からなる導電性バンプが、絶縁基板表面から外側に突出した状態で形成されている。
【0005】
このような回路基板の複数枚を積層し、プレス等により加熱、加圧して多層化する際に、導電性バンプを形成している金属と向かい合う回路基板のランドが圧接されると共に、加熱等により反応が起こり、一の回路基板の導電性バンプと他の回路基板の導体層が物理的に接続されると同時に電気的に接続されるように構成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記導電性バンプを形成する金属が、最外層の導体回路上に設けた半田バンプを介してICチップ等の電子部品を実装する際、あるいはヒートサイクル試験(特に1500サイクル以降)において、抵抗値測定などの導通確認を行う際に、金属の溶融および基板内流動に起因して、隣接した導電性バンプとの間でショート(短絡)や抵抗値変化が起こったりすることが分り、その結果として、多層プリント配線板の電気的接続性や信頼性の低下を招くという問題点があった。
【0007】
そこで、本発明は、従来技術が抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ICチップ等の電子部品の実装時あるいはヒートサイクル試験時に、導電性バンプの基板内流動を阻止し、電気的接続性や信頼性を向上させることのできるプリント配線板を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述した問題点を解決するために、鋭意研究した結果、ICチップの実装後、あるいは高温放置試験(特に500時間以降)後に、抵抗測定などの導通試験を行い、抵抗変化などの不具合が発生した基板のクロス写真を観察すると、導電性バンプを構成する金属が絶縁層間の界面で拡散し、隣り合う他の導体層に接触もしくはその近傍まで拡散していることが分った。そのため、導通検査を行うと、抵抗値変化や短絡もしくはそれに近い状態になっていることが確認された、すなわち、導電性バンプの基板内流動は、導電性バンプを形成する金属の融点や拡散性に起因することを知見するに至った。
【0009】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、以下に示す内容を要旨構成とするものである。
【0010】
すなわち、本発明は、片面もしくは両面に導体層を有する絶縁性基板に非貫通孔を設け、その非貫通孔内に導電体を充填してバイアホールを形成し、そのバイアホール上に導電性バンプを形成してなる回路基板を2層以上積層し、各回路基板間の接続を前記導電性バンプによって行なうとともに、最外層の回路基板の導体層上に半田バンプを形成してなる多層プリント配線板において、
上記導電性バンプは、Cuを含有する半田から形成されていることを特徴とする多層プリント配線板である。
【0011】
上記構成によれば、導電性バンプを形成する金属にCuが含有されていると、金属自体の溶融もしくは拡散を抑えることができる、すなわち、一旦固化した導電性バンプを構成する金属がCu合金となり、その合金が基板の多層化に際して、その基板に加わる様々な熱履歴、例えば、アニール処理、めっき処理、ICチップ実装などの影響を受けても金属が溶融することを防止し、導電性バンプ金属の溶融もしくは拡散などの不具合を抑制できる。したがって、電気抵抗の変化や短絡を防止して電気的性能の低下を抑制して、電気的特性の向上を図ることができる。
【0012】
また、高温環境下に放置された場合、あるいはヒートサイクル試験などの信頼性試験のとき、特に高温下での放置あるいは昇温時(低温⇒高温)には、固化した導電性バンプが再融解することや拡散することが抑制される。
【0013】
さらに、導電性バンプと導体部分の界面への水分の浸入が抑制されるので、その界面における水分を起点とする膨張、収縮の発生を阻止することができ、したがって、界面付近における部分的な電気的絶縁状態(該水分が隙間を形成させることを意味する)を作り出さないので、良好な電気的接続性が確保され、信頼性試験を向上させることもできる。
【0014】
さらに、信頼性試験後の導体層とバイアホールとの間には、水分が浸入しないことから密着強度が低下しない。水分が浸入した場合には、温度上昇の際に、その水分が起点となり膨らむことがあり、そのような場合には、隙間を形成したり、クラックなどが発生したりしてしまい、密着性が低下してしまう。
しかしながら、Cu含有金属を採用することにより、隙間やクラックの発生を阻止できるので、密着強度が低下することがなく、信頼性を向上させることができるのである。
【0015】
さらに、Cu含有の導電性金属では金属自体の溶融もしくは拡散性が抑えられる。そのため、バイアホールピッチをさらに狭くすることができ、高密度化した多層プリント配線板を得ることができる。
【0016】
さらにまた、固化した導電性金属と導体回路との界面には、Cu−導電性金属からなる合金層が形成され、その合金膜の形成が保護膜となり、導電性金属のその他の部分の金属の拡散を防止しているのである。また、その合金膜の形成により、熱履歴や熱工程などの熱の影響を受けたとしても、新たなCu合金の形成、特に導体回路での形成を防止されるので、導電性金属の拡散を抑えられるのである。
【0017】
上記Cuを含有する合金としては、Sn/Cu、Sn/Pb/Cu、Sn/Ag/Cu、Sn/Ag/In/Cu、Sn/Zn/Cu等の合金が挙げられる。基本的には、種々の半田にCuが含有されたものを用いることができる。
【0018】
なお、鉛を含有する金属材料は、環境を悪化させる要因となるために、使用に対する制限がされており、そのような観点から、本発明にかかるCuを含有する合金として、鉛を含有しない金属材料(鉛フリー合金等)を用いることが好ましい。
しかしながら、本発明はそのような半田に限定されるべきではなく、それら以外の組成を有する半田であってもCuを含有しているものであれば用いることができる。
【0019】
上記導電性バンプを形成する金属におけるCuの含有割合は、0.1〜7wt%であることが望ましい。
その理由は、0.1wt%未満であると、固化した後のCu合金の形成が少ないため、再溶融した際に、導電性バンプの流動を抑えることができないからである。そのような場合には、隣接する他の導体層と短絡する惧れがあるからである。また、導電性金属と導体回路の界面において、その一部分でCu合金膜が形成されない箇所が発生してしまい、そのCu合金膜非形成部分から、導電性金属が溶融、拡散するからである。
【0020】
また、7wt%を超えると、融点が高くなり、熱を加えたとしても溶融しにくくなり、導電性バンプ自体が硬くなってしまい、多層化の際に導体層とバイアホールを接触させたとき、導体部分が接触不良となったり、導体部分にクラックが発生する惧れがある。電気的接続性や密着性が低下してしまうからである。
上記範囲であれば、導電性バンプの流動性を抑えて、適切にCu合金を形成させることができ、導体層との密着性も確保することができる。
【0021】
上記導電性バンプを形成する金属におけるCuの含有割合は、0.5〜5wt%であることがより好ましい。
その理由は、もっとも密着強度を向上させることができ、また硬度的にも適度なものとすることができ、導体間で均一に流動、拡散できるので、電気接続性も向上させることができるからである。
さらに、導電性バンプの密着性が、バイアホールに充填される導電性金属の種類(めっき、導電性ペースト、それらの複合体など)に影響を受けることなく向上させることができる。
【0022】
上記導電性バンプの融点は、150〜350℃の範囲が望ましい。
その理由は、150℃未満であれば、導電性バンプ自体の溶融、拡散がしやすく、ICチップ等の電子部品実装用の半田バンプの融点よりも高くすることが難しくなり、350℃を超えると、導電性バンプの硬度が硬くなりすぎてしまい、接続ができないことがあるし、バンプを溶融させる温度では、層間樹脂絶縁層の材料によっては、その温度に耐えられないことがあるからである。
【0023】
上記導電性バンプの融点は、180〜320℃の範囲であることがより望ましい。そのような範囲内であれば、熱プレス時にバンプに対峙するランド間で強固な接合が得られるからである。またICチップ等の電子部品実装時や高温環境下に放置される信頼性試験下においても、溶融、拡散しにくいからである。
【0024】
さらに、導電性バンプの融点は、200℃〜300℃の範囲であることがもっとも望ましい範囲である。その範囲であれば、材料などの要因に関係なく、接続安定性に優れるからである。
【0025】
本発明にかかる多層プリント配線板においては、前記導電性バンプだけでなく、基板の最外層の導体回路上に半田バンプが形成され、その半田バンプは、Sn/Pb、Sn/Ag、Sn/Ag/Cu、Sn/Cu、Sn/Ag/In/Cuのいずれか1つの合金から形成されることが望ましい。
【0026】
上記導電性バンプの融点T1は、半田バンプの融点T2よりも高いことが望ましい。その理由は、ICチップ等の電子部品の実装時あるいはヒートサイクル試験時に、半田バンプの溶融温度を越えても、基板内ですでに固化した状態にある導電性バンプの溶融を防止することができるのである。
【0027】
これに対して、導電性バンプの融点T1が半田バンプの融点T2よりも低い場合には、ICチップの実装する際、その温度では、導電性バンプがかなりの部分で溶融してしまうために、基板内でかなり流動してしまう。そのために、流動する範囲が大きいと導電性バンプが隣接する導体層と短絡してしまう。また、流動する範囲が小さいと、基板間で応力が発生し、その応力が緩和されないと位置ズレを引き起こしてしまう。そのために、導電性バンプの厚みが薄くなり、密着強度や電気特性が低下してしまうからである。
【0028】
前記導電性バンプの融点T1は、前記半田バンプの融点T2よりも5℃以上高いことが望ましい。融点の差が5℃以上あると、半田バンプの溶融する温度を超えても導電性バンプへの影響がないことが分かった。
なお、融点の温度差が0℃を超えて、5℃未満であっても、基本的には導電性バンプへの影響はないが、Cu含有量が比較的少ない0.1wt%未満の場合には、その影響を受けることがある。
【0029】
前記多層プリント配線板に外部接続端子が導電性接着剤により形成され、該外部接続端子の導電性接着剤の融点T3は、半田バンプの融点T2よりも高いことが望ましい。
【0030】
この場合も、導電性バンプの融点T1、外部接続端子の導電性接着剤の融点T3はともに、半田バンプの融点T2よりも温度が高いことにするということである。
そのため、該2つの融点T1、T3は半田バンプの適切な溶融温度よりも高いため、電子部品実装時等において溶融することがない、すなわち、導電性バンプでは、金属自体が流動しないので、短絡などを引き起こすことがなく、また外部端子においては、外部端子(BGA,PGAなど)が脱落、位置ズレなどの不具合を引き起こさないのである。
【0031】
さらに該外部接続端子の導電性接着剤の融点T3は、前記導電性バンプの融点T1よりも5℃以上温度が高いことが望ましい。
その理由は、融点の差が5℃以上あると、ICチップ等の電子部品の実装時に、半田バンプが溶融する温度での実装を行っても外部接続端子への影響がないからである。つまり、そのような温度差であれば、半田バンプを介してICチップ等の電子部品を実装する際の温度条件では、外部接続端子(BGA,PGAなど)が脱落、位置ズレなどの不具合を引き起こさないからである。
【0032】
このような導電性接着剤としては、半田としては、Sn/Ag、Sn/Sb、Sn/Cu、Sn/Ag/Cu、Sn/Zn、Sn/Sb/Cu等が挙げられる。また、ロウ付け材としては、Ag−Cu等の銀ロウ付け材、Au−Si、Au−Sn、Au−Ge等の金系ロウ材などが挙げられる。これらは基本的に導電性バンプや半田バンプよりも融点の高いものであることが望ましい。
なお、融点の温度差が0℃を超えて、5℃未満であっても、基本的には外部端子への影響はないが、外部端子接続の導電性接着剤の厚みが薄い場合などには、その影響を受けることがある。
【0033】
本発明にかかる多層化回路基板を構成する基本単位としての片面または両面回路基板は、絶縁性基材として、完全に硬化した樹脂材料から形成される硬質の樹脂基材を用いることが望ましい。
【0034】
このような硬質樹脂材料の採用によって、加熱プレスによって多層化させる際に、硬化収縮などが生じることがないので、Z軸方向の位置ずれを最小限度に抑えて、ビアランド径を小さくできる。
【0035】
したがって、配線ピッチを小さくして配線密度を向上させることができ、また、基材の厚みを実質的に一定に保つことができるので、後述するような充填バイアホール形成用の開口をレーザ加工によって形成する場合には、そのレーザ照射条件の設定が容易となる。
【0036】
このような絶縁性基材としては、ガラス布エポキシ樹脂基材、ガラス布ビスマレイミドトリアジン樹脂基材、ガラス布ポリフェニレンエーテル樹脂基材、アラミド不織布−エポキシ樹脂基材、アラミド不織布−ポリイミド樹脂基材から選ばれる硬質基材が使用されることが好ましく、ガラス布エポキシ樹脂基材が最も好ましい。
【0037】
また、上記絶縁性基材の厚さは、20〜600μmが望ましい。その理由は、20μm未満の厚さでは、強度が低下して取扱いが難しくなるとともに、電気的絶縁性に対する信頼性が低くなるからであり、600μmを超えると、微細なバイアホール形成用開口が難くなると共に、基板そのものが厚くなるためである。
【0038】
上記絶縁性基材の片面または両面に形成される導体層あるいは導体回路は、絶縁性基材上に適切な樹脂接着剤を介して銅箔を貼付すること、あるいはその銅箔をエッチング処理することによってそれぞれ形成される。
【0039】
すなわち、上記導体層は、厚さが3〜40μmの銅箔を、半硬化状態を保持された樹脂接着剤層を介して絶縁性基材上に加熱プレスすることによって形成し、また導体回路は、銅箔を加熱プレスした後、銅箔面に感光性ドライフィルムを貼付するか、液状感光性レジストを塗布した後、所定の配線パターンを有するマスクを載置し、露光・現像処理することによってめっきレジスト層を形成し、その後、エッチングレジスト非形成部分の銅箔をエッチング処理することによって形成されるのが望ましい。
【0040】
上記銅箔の絶縁性基材上への加熱プレスは、適切な温度および加圧力のもとで行なわれ、より好ましくは、減圧下において行なわれ、半硬化状態の樹脂接着剤層のみを硬化することによって、銅箔を絶縁性基材に対してしっかりと接着され得るので、従来のプリプレグを用いた回路基板に比べて製造時間が短縮される。
【0041】
なお、このような絶縁性基材上への銅箔の貼付に代えて、絶縁性基材上に予め銅箔が貼付された片面または両面銅張積層板を採用し、その銅張積層板を硫酸−過酸化水素、過硫酸塩、塩化第二銅、塩化第二鉄の水溶液から選ばれる少なくとも1種によりエッチング処理して導体回路を形成することもできる。
【0042】
上記導体回路の各バイアホールに対応した表面には、導体回路の一部としてのランド(パッド)が、その口径が50〜250μmの範囲に形成されるのが好ましい。
【0043】
上記導体回路の配線パターン表面には粗化層が形成され、回路基板相互を接合する接着剤層との密着性を改善し、剥離(デラミネーション)の発生を防止することが好ましい。
【0044】
粗化処理方法としては、例えば、ソフトエッチング処理や、黒化(酸化)−還元処理、銅−ニッケルーリンからなる針状合金めっき(荏原ユージライト製:商品名インタープレート)の形成、メック社製の商品名「メックエッチボンド」なるエッチング液による表面粗化がある。
【0045】
このような導体回路が形成された絶縁性樹脂基材の表面と反対側の表面から、導体回路に達するように形成されるバイアホール形成用開口は、パルスエネルギーが0.5〜100mJ、パルス幅が1〜100μs、パルス間隔が0.5ms以上、ショット数が3〜50の条件で照射される炭酸ガスレーザによって形成されることが好ましく、その開口径は、50〜250μmの範囲であることが望ましい。
その理由は、50μm未満では開口に導電性物質を充填し難くなると共に、接続信頼性が低くなるからであり、250μmを超えると、高密度化が困難になるからである。
【0046】
上記炭酸ガスレーザによる開口形成の前に、絶縁性基材の導体回路形成面と反対側の面に樹脂フィルムを粘着させ、その樹脂フィルム上からレーザ照射を行うのが望ましい。
【0047】
この樹脂フィルムは、バイアホール形成用の開口内をデスミア処理し、そのデスミア処理した後の開口内に、電解めっき処理によって金属めっきを充填する際の保護マスクとして機能し、またバイアホールの金属めっき層の直上に導電性バンプ(突起状導体)を形成するための印刷用マスクとして機能する。
【0048】
上記樹脂フィルムは、たとえば、粘着剤層の厚みが1〜20μmであり、フィルム自体の厚みが10〜50μmであるPETフィルムから形成されるのが好ましい。
【0049】
その理由は、PETフィルムの厚さに依存して後述する導電性バンプの高さが決まるので、10μm未満の厚さでは導電性バンプが低すぎて接続不良になりやすく、逆に50μmを超えた厚さでは、接続界面で導電性バンプが広がりすぎるので、ファインパターンの形成ができないからである。
【0050】
上記バイアホール形成用開口内に導電性物質を充填してバイアホールを形成するには、めっき充填や導電性ペースト充填が望ましい。
充填工程をシンプルにして、製造コストを低減させ、歩留まりを向上させるためには、導電性ペーストの充填が適しているが、導電性ペーストの組成比(導電性金属、樹脂、硬化剤など)によっては硬化収縮が大きくなりすぎてしまうことがあるので、充填したときの形状や接続信頼性の点ではめっき充填が望ましい。
【0051】
上記めっき充填は、電解めっき処理または無電解めっき処理のいずれによっても行うことができるが、電解めっき処理によって形成される金属めっき、たとえば、すず、銀、半田、銅/すず、銅/銀等の金属めっきが好ましく、とくに、電解銅めっきが最適である。
【0052】
電解めっき処理により充填する場合は、上記絶縁性基材の銅箔貼付面(導体回路形成面)に予め保護フィルムを粘着させた状態で、絶縁性基材に形成された銅箔をめっきリードとして電解めっきを行う。この銅箔(金属層)は、絶縁性基材の一方の表面の全域に亘って形成されているため、電流密度が均一となり、バイアホール形成用開口を電解めっきにて均一な高さで充填することができる。
ここで、電解めっき処理の前に、非貫通孔内の金属層の表面を酸などで活性化処理しておくとよい。
【0053】
また、電解めっきした後、開口縁から盛り上がった電解めっき(金属)を、ベルトサンダー研磨やバフ研磨等により除去して、平坦化することが望ましい。
【0054】
さらに、めっき処理による導電性物質の充填の代わりに、導電性ペーストを充填する方法、あるいは電解めっき処理又は無電解めっき処理によって開口の一部を充填し、残存部分に導電ペーストを充填して行うこともできる。
【0055】
上記導電性ペーストとしては、銅、スズ、金、銀、ニッケル、各種半田から選ばれる少なくとも1種以上の金属粒子からなる導電性ペーストを使用できる。
上記金属粒子としては、金属粒子の表面に異種金属をコーティングしたものも使用できる。具体的には銅粒子の表面に金、銀から選ばれる貴金属を被覆した金属粒子を使用することができる。
【0056】
上記導電性ペーストとしては、金属粒子に、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂を加えた有機系導電性ペーストが望ましい。
【0057】
上記レーザ加工によって形成された開口は、その孔径が20〜150μmの微細径であるため、導電ペーストを充填する場合には、気泡が残り易いので、電解めっきによる充填が実用的である。
【0058】
上述した片面または両面回路基板に形成されるバイアホールは、その配置密度が、LSIチップ等を搭載すべく最も外側に積層された回路基板については最も大きく、マザーボードに接続されるべく最も外側の他の回路基板については最も小さくなるように形成される、すなわち、積層される各回路基板に形成されるバイアホール間の距離は、LSIチップ等を搭載する側の回路基板からマザーボードに接続される側の回路基板に向かうにつれて大きくなるように形成されることが好ましく、このような構成によれば、配線の引き回し性が向上する、
【0059】
本発明による多層化回路基板は、積層される基本単位となる片面または両面回路基板には、バイアホールに電気的に接続される突起状導体、すなわち導電性バンプを設けて、他の回路基板との電気的および機械的接続を確保するように構成される。
【0060】
この導電性バンプは、レーザ照射によって形成された保護フィルムの開口内に、めっき充填または導電性ペーストを充填することによって形成されることが望ましい。
【0061】
上記めっき充填は、電解めっき処理または無電解めっき処理のいずれによっても行うことができるが、電解めっき処理が望ましい。
電解めっきとしては、銅、金、ニッケル、スズ、各種半田等の低融点金属を使用できるが、スズめっき又は半田めっきが最適である。
【0062】
上記導電性バンプの高さとしては、3〜60μmの範囲が望ましい。この理由は、3μm未満では、バンプの変形により、バンプの高さのばらつきを許容することができず、また、60μmを越えると抵抗値が高くなる上、バンプを形成した際に横方向に拡がって短絡の原因となるからである。
【0063】
上記導電性バンプを導電性ペーストの充填によって形成する場合には、バイアホールを形成する電解めっきの高さのばらつきは、充填される導電性ペースト量を調整することにより是正され、多数の導電性バンプの高さをそろえることができる。
【0064】
この導電性ペーストからなるバンプは、半硬化状態であることが望ましい。導電性ペーストは、半硬化状態でも硬く、熱プレス時に軟化した有機接着剤層を貫通させることができるからである。また、熱プレス時に変形して接触面積が増大し、導通抵抗を低くすることができるだけでなく、バンプの高さのばらつきを是正することができるからである。
【0065】
この他に、例えば、導電性ペーストを所定位置に開口の設けられたメタルマスクを用いてスクリーン印刷する方法、低融点金属である半田ペーストを印刷する方法の他、半田溶解液に浸漬する方法によって導電性バンプを形成することができる。
【0066】
上記低融点金属としては、Sn−Pb−Cu系半田、Sn−Cu系半田、Ag−Sn−Cu系半田、In−Cu系半田、Sn−Cu−Zn等のCuを含有したものを用いることが望ましい。
具体的には、Sn/Pb/Cu、Sn/Cu、Sn/Ag/Cu、Sn/Ag/In/Cu、Sn/Cu/Zn等の合金が挙げられる。基本的には、種々の半田にCuが含有されたものを用いることができる。
【0067】
上記導電性バンプを形成する金属におけるCuの含有比は、0.1〜7wt%であることが望ましい。
その理由は、0.1wt%未満では、上記範囲と比較すると導電性バンプの溶融、拡散を引き起こしやすく、7wt%を超えると融点が高くなり、導電性バンプの溶融を阻害してしまうために、接続性が低下するからである。
特に、7wt%を超えるとバンプ部分の材質が硬くなりすぎてしまうので、層間樹脂絶縁層によっては、クラックなどを引き起こしやすくなる。基本的には、Cuが含有していることが望ましいものであり、上記範囲は、層間樹脂絶縁層、充填材料の種類(めっき、導電性ペーストそれらの複合体など)などによる影響もなく、より望ましくなるのである。
なお、上記範囲の下限値としては0を含まない。なぜならば、Cu含有量が0wt%では、Cu含有しているものと比べると劣化し易くなるからである。
【0068】
上記導電性バンプの融点は、150〜350℃の範囲が望ましい。
その理由は、150℃未満であれば、導電性バンプ自体の溶融、拡散がしやすく、350℃を超えると、導電性バンプの硬度が硬くなりすぎてしまい、接続ができないことがあるし、バンプを溶融させる温度では、層間樹脂絶縁層の材料によっては、その温度に耐えられないことがあるからである。
【0069】
上記導電性バンプの融点は、180〜320℃の範囲であることがより望ましい。そのような範囲内であれば、熱プレス時にバンプに対峙するランド間で強固な接合が得られる。またICチップ等の電子部品実装時や高温環境下に放置される信頼性試験下においても、溶融、拡散しにくいからである。
【0070】
さらに、導電性バンプの融点は、200℃〜300℃の範囲であることがもっとも望ましい範囲である。その範囲であれば、材料などの要因に関係なく、接続安定性に優れるからである。その場合にも、半田バンプの融点よりも温度が高い。さらに、半田バンプの融点より5℃以上高いことが望ましい。
【0071】
本発明にかかる多層化回路基板は、絶縁性基材の片面に導体回路が形成されてなる回路基板の複数枚が、所定の方向に積層されてなり、それらの回路基板のうち、内側に配置された回路基板の導電性バンプ側の表面に対して、一面がマット処理されてなる銅箔が、そのマット面を対向させた状態で圧着され、かつエッチング処理によって所定の配線パターンを有する導体回路に形成することも可能である。
【0072】
上記銅箔のマット面は、それ自体公知であるエッチング処理や、無電解めっき処理、酸化還元処理等によって形成することが望ましく、特に、エッチング処理によって形成することが望ましい。
上記エッチング処理としては、CZ処理があり、また無電解めっき処理としては、インタープレート処理があり、酸化還元処理としては、黒化処理がある。
【0073】
上記マット処理された金属箔と絶縁性樹脂基材との間の密着性は、樹脂粘度や、銅箔の厚さ、加熱プレス圧等によっても異なるが、絶縁性樹脂基材が硬質の樹脂基材であり、金属箔の厚さが、1〜36μmの範囲である場合には、金属箔のマット面の表面粗度は、0.5〜5μmの範囲であり、加熱プレス圧は、1〜10MPaの範囲であり、その結果としてのピール強度は、0.5〜2.0Kgf/cm2(4.9×104Pa〜19.6×104Pa)の範囲であることが望ましい。
【0074】
上記銅箔のマット面は、片面回路基板の導電性バンプが突出する側の面だけでなく、その面から突出する導電性バンプに対しても圧着されるので、その銅箔をエッチング処理して形成される導体回路と導電性バンプ側の面との間およびその導体回路と導電性バンプとの間の接合性が向上する。
【0075】
一般的に、片面回路基板を同一方向に多層に積層する場合には、めっき液や洗浄液などに浸漬した後、乾燥やアニールなどの加熱工程を繰り返すため、金属層である導体回路が存在しない部分に加わる応力が緩衝されないために、基板自体が反ってしまい、そのために、導体回路の破断、断線、バイアホール部分での接続不良や充填金属の剥離などが発生してしまい、電気接続性と信頼性に低下を引き起こしてしまうことがある。
【0076】
しかしながら、本願発明のように、同一方向に積層された複数の片面回路基板と銅箔とを加熱プレスによって一体化した後に、銅箔をエッチング処理して導体回路を形成し、その導体回路形成面に対して、上記方向とは反対方向に他の複数の片面回路基板を積層して加熱プレスによって一体化することもできる。
【0077】
この場合には、より内側に位置する片面回路基板の導電性バンプ側の面に対して銅箔のマット面が圧着され、その銅箔をエッチング処理して形成した導体回路は、それに対して積層される他の片面回路基板の導電性バンプに接合されるべき導体パッドを少なくとも有する所望の配線パターンに形成することができる。
【0078】
したがって、基板の導電性バンプ側の面に対する導体回路のピール強度やプル強度が十分に確保され、加熱プレスによるバイアホールに対する導体パッドの位置ずれを防止することができるので、確実な電気的接続を行うことができる。
【0079】
また、この場合には、加熱プレスを2回行う必要があるので、正確なスケールファクターを必要とするが、高いピール強度やプル強度を得ることができる。
【0080】
上記導体回路を形成する銅箔のマット面に対して、スズ、亜鉛、ニッケル、リンから選ばれる少なくとも1種類の保護膜または金や白金等の貴金属からなる保護膜を被覆形成してもよい。
【0081】
このような保護膜の膜厚は、0.01〜3μmの範囲が望ましい。その理由は、0.01μm 未満では、マット面の微細な凹凸を完全に被覆できないことがあり、3μmを越えると、形成したマット面の凹部に保護膜が充填されて、マット処理効果が相殺されてしまうことがあるからである。特に好ましい膜厚は、0.03〜1μmの範囲である。
上記保護膜のうち、スズからなる保護膜は、無電解置換めっきによって析出する薄膜層として形成でき、マット面との密着性にも優れることから、最も有利に適用することができる。
【0082】
このような含スズめっき膜を形成するための無電解めっき浴は、ホウフッ化スズ−チオ尿素液または塩化スズ−チオ尿素液を使用し、そのめっき処理条件は、20℃前後の室温において約5分とし、50℃〜60℃程度の高温において約1分とすることが望ましい。
【0083】
このような無電解めっき処理によれば、銅パターンの表面にチオ尿素の金属錯体形成に基づく銅−スズ置換反応が起き、スズ薄膜層が形成される。銅−スズ置換反応であるため、凹凸形状を破壊することなくマット面を被覆できる。
【0084】
また、スズ等の金属に代えて使用することができる貴金属は、金あるいは白金であることが望ましい。これらの貴金属は、銀などに比べて粗化処理液である酸や酸化剤に冒されにくく、またマット面を容易に被覆できるからである。ただし、貴金属は、コストが嵩むために、高付加価値製品にのみ使用されることが多い。このような金や白金の被膜は、スパッタ、電解あるいは無電解めっきにより形成することができる。
【0085】
このような被覆層を設けることによって、マット面の濡れ性が均一となり、バイアホールに対応して形成された導電性バンプとの接合性が向上させるだけでなく、樹脂絶縁層を構成する芯材に含浸されている樹脂との接合性も向上させることができるため、電気的接続性と接続信頼性が大幅に改善される。
【0086】
上記積層・加熱プレスにより形成された多層化回路基板は、最も外側の回路基板、すなわち、最上層または最下層に位置する回路基板の表面を覆ってソルダーレジスト層を設けることができる。
そのソルダーレジスト層は、主として熱硬化性樹脂や感光性樹脂から形成され、回路基板上のバイアホール位置に対応した個所に開口が形成されている。
【0087】
本発明にかかる多層プリント配線板においては、上記ソルダーレジスト層の開口から露出する導体パッド上に半田バンプや、半田ボール、T形の導電性ピン等の外部接続端子が設けられる。
【0088】
たとえば、最も外側に位置する回路基板のうち、LSI等の半導体素子が実装される側にある最上層の回路基板については、導体パッド上に導電性ペーストを印刷することによって半田バンプを形成し、その後、リフロー処理することによって固定される。
【0089】
このような半田バンプは、上述したように、導電性バンプを形成する高融点の半田よりも比較的融点の低い半田、たとえば、Sn/Ag、Sn/Pb、Sn/Zn、Sn/Cu、Sn/Bi、Sn/Bi/Zn等の合金から形成されることが望ましく、導電性バンプよりも融点が5℃以上低い半田で形成されることがより望ましい。
【0090】
また、最も外側に位置する回路基板のうち、マザーボードに接続される側にある最下層にある他の回路基板については、バイアホールの直上に位置して、たとえば、42アロイやリン青銅等の金属材料から形成されたT形の導電性ピンや、たとえば、金、銀、半田等の金属材料(例えば、Sn/Ag、Sn/Cu、Sn/Ag/Cu、Sn/Pb、Sn/Zn等)から形成された導電性ボールなどの外部接続端子を設けることができる。
【0091】
これらのT形の導電性ピンは、半田もしくはロウ付け材などからなる導電性接着剤により接続される。また、導電性ボールは、印刷(スクリーン印刷など)やボール搭載法により、導電性接着剤により接続される。
これらの導電性接着剤としてのSn/Sb半田、Sn/Ag半田、Sn/Ag/Cu半田等によって、外部接続端子として導体パッド上に接続される。
【0092】
上記導電性接着剤の融点T3は、上記導電性バンプの融点T1や半田バンプの融点T2よりも高い金属から形成されることが望ましく、5℃以上高いことがより望ましい。
【0093】
以下、本発明にかかる多層化回路基板を製造する方法の一例について、添付図面を参照にして具体的に説明する。
(1) 本発明にかかる多層化回路基板を製造するに当たって、それを構成する基本単位としての片面回路基板は、絶縁性基材10の片面に銅箔12が貼付けられたものを出発材料として用いる。
【0094】
この絶縁性基材10は、たとえば、ガラス布エポキシ樹脂基材、ガラス布ビスマレイミドトリアジン樹脂基材、ガラス布ポリフェニレンエーテル樹脂基材、アラミド不織布−エポキシ樹脂基材、アラミド不織布−ポリイミド樹脂基材から選ばれる硬質な積層基材が使用され得るが、ガラス布エポキシ樹脂基材が最も好ましい。
【0095】
上記絶縁性基材10の厚さは、20〜600μmが望ましい。その理由は、20μm未満の厚さでは、強度が低下して取扱が難しくなるとともに、電気的絶縁性に対する信頼性が低くなり、600μmを超える厚さでは微細なバイアホールの形成および導電性ペーストの充填が難しくなるとともに、基板そのものが厚くなるためである。
【0096】
また銅箔12の厚さは、3〜40μmが望ましい。その理由は、後述するようなレーザ加工を用いて、絶縁性基材にバイアホール形成用の開口を形成する際に、薄すぎると貫通してしまうからであり、逆に厚すぎるとエッチングにより、微細な線幅の導体回路パターンを形成し難いからである。
【0097】
上記絶縁性基材10および銅箔12としては、特に、エポキシ樹脂をガラスクロスに含潰させてBステージとしたプリプレグと、銅箔とを積層して加熱プレスすることにより得られる片面銅張積層板を用いることが好ましい。その理由は、銅箔12がエッチングされた後の取扱中に、配線パターンやバイアホールの位置がずれることがなく、位置精度に優れるからである。
【0098】
(2) 次に、絶縁性基材10の銅箔12が貼付けられた表面と反対側の表面に、透明な保護フィルム14を貼付ける。
この保護フィルム14は、粘着剤層の厚みが1〜20μm、フィルム自体の厚みが10〜50μmであるようなポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムが使用される。
【0099】
(3) 次いで、絶縁性基材10上に貼付けられたPETフィルム14上から炭酸ガスレーザ照射を行って、PETフィルム14を貫通して、絶縁性基材10の表面から銅箔12(あるいは導体回路パターン)に達する開口16を形成する(図1(b)参照)。
このレーザ加工は、パルス発振型炭酸ガスレーザ加工装置によって行われ、その加工条件は、パルスエネルギーが0.5〜100mJ、パルス幅が1〜100μs、パルス間隔が0.5ms以上、ショット数が3〜50の範囲内であることが望ましい。
【0100】
このような加工条件のもとで形成され得るビア形成用開口16の口径は、50〜250μmであることが望ましい。
なお、上記保護フィルム14は、後述するような半田バンプを導電性ペーストの印刷によって形成する場合には、その印刷用マスクとして使用され得る。
【0101】
(4) 前記(3)の工程で形成された開口16の側面および底面に残留する樹脂残滓を除去するために、デスミア処理を行う。
このデスミア処理は、酸素プラズマ放電処理、コロナ放電処理、紫外線レーザ処理またはエキシマレーザ処理等の乾式処理によって行われることが望ましい。
【0102】
(5) 次に、デスミア処理した基板の銅箔面に対して、めっき保護フィルムとしてのPETフィルム15を貼付した後、銅箔12をめっきリードとする電解銅めっき処理を施して、開口16内に電解銅めっき18を充填して、充填バイアホール20を形成する(図1(c)参照)。
【0103】
なお、電解銅めっき処理の後、基板に貼付したPETフィルム14を剥離させ、開口16の上部に盛り上がった電解銅めっき18を、ベルトサンダー研磨やバフ研磨等によって除去して平坦化する。
【0104】
(6) 上記(5)の電解銅めっき処理を施した後、銅めっき18をめっきリードとする電解半田(Sn/CuなどのCuを含有した半田)めっき処理を施して、電解半田めっきからなる突起状導体、すなわち、導電性バンプ24を電解銅めっき表面から僅かに突出するように形成する(図1(d)参照)。
【0105】
(7) 次いで、絶縁性基材10の導電性バンプ24を含んだ表面に樹脂接着剤を塗布して接着剤層26を形成した後、絶縁性基材10の銅箔12上に貼付したPETフィルム15を剥離させる(図1(e)参照)。
このような樹脂接着剤は、例えば、絶縁性基材10の導電性バンプ24を含んだ表面全体または導電性バンプ24を含まない表面に塗布され、乾燥化された状態の未硬化樹脂からなる接着剤層として形成される。この接着剤層は、取扱が容易になるため、プレキュアしておくことが好ましく、その厚さは、5〜50μmの範囲が望ましい。
【0106】
前記接着剤層26は、有機系接着剤からなることが望ましく、有機系接着剤としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、熱硬化型ポリフェノレンエーテル(PPE)、エポキシ樹脂と熱可塑性樹脂との複合樹脂、エポキシ樹脂とシリコーン掛脂との複合樹脂、BTレジンから選ばれる少なくとも1種の樹脂であることが望ましい。
有機系接着剤である未硬化樹脂の塗布方法は、カーテンコータ、スピンコータ、ロールコータ、スプレーコート、スクリーン印刷などを使用できる。また、接着剤層の形成は、接着剤シートをラミネートすることによってもできる。
【0107】
上記(1)〜(7)の工程にしたがって作製された片面回路基板Aは、絶縁性基材10の一方の表面に導体層としての銅箔を有し、他方の表面から銅箔に達する開口に充填バイアホールを有するとともに、その充填バイアホール上に半田めっきからなる導電性バンプ24を有し、さらに導電性バンプ24を含んだ絶縁性基材10の表面に接着剤層26を有して形成され、本発明にかかる多層化回路基板を作製する際に、最上層に位置して積層される回路基板、またはマット面を有してなる銅箔とともに両面回路基板を形成する回路基板として採用される。
【0108】
次に、上記片面回路基板Aの下層に積層される他の片面回路基板Bを作製する。
(8) まず、上記(1)〜(6)の工程と同様に処理した後(図2(a)〜(d)参照)、絶縁性基材10の導電性バンプ24形成面に、エッチング保護フィルム25を貼付け、銅箔12を所定の回路パターンのマスクで披覆した後、エッチング処理を施して、導体回路28(ランドを含む)を形成する(図2(e)参照)。
【0109】
この処理工程においては、先ず、銅箔12の表面に感光性ドライフィルムレジストを貼付した後、所定の回路パターンに沿って露光、現像処理してエッチングレジストを形成し、エッチングレジスト非形成部分の金属層をエッチングして、ランドを含んだ導体回路パターン28を形成する。
【0110】
このエッチング液としては、硫酸一過酸化水素、過硫酸塩、塩化第二銅、塩化第二鉄の水溶液から選ばれる少なくとも1種の水溶液が望ましい。
【0111】
上記銅箔12をエッチングして導体回路28を形成する前処理として、ファインパターンを形成しやすくするため、あらかじめ、銅箔の表面全面をエッチングして厚さを1〜10μm、より好ましくは2〜8μm程度まで薄くすることができる。
【0112】
導体回路の一部としてのランドは、その内径がバイアホール口径とほぼ同様であるが、その外径は、50〜250μmの範囲に形成されることが好ましい。
【0113】
(9) 上記(8)で形成した導体回路28の表面に対して、無電解めっき処理によってスズ薄膜層(図示を省略)を形成する。
このような含スズめっき膜を形成するための無電解めっき浴は、ホウフッ化スズ−チオ尿素液または塩化スズ−チオ尿素液を使用し、そのめっき処理条件は、20℃前後の室温において約5分とし、50℃〜60℃程度の高温において約1分とすることが望ましい。
このような無電解めっき処理によれば、銅パターンの表面にチオ尿素の金属錯体形成に基づく銅−スズ置換反応が起き、厚さ0.01〜1μmのスズ薄膜層が形成される。
【0114】
なお、上記(7)の工程で形成した導体回路28の表面に対して必要に応じて粗化処理を施し、その粗化層上に上記(8)の工程で形成したスズ層を形成することもできる。
また、スズ層に代えて、亜鉛、ニッケル、リンから選ばれる少なくとも1種類からなる保護膜または金や白金等の貴金属からまる保護膜で被覆するのが望ましい。
【0115】
上記粗化処理は、多層化する際に、接着剤層との密着性を改善し、剥離(デラミネーション)を防止するためである。
粗化処理方法としては、例えば、ソフトエッチング処理や、黒化(酸化)一還元処理、銅−ニッケルーリンからなる針状合金めっき(荏原ユージライト製:商品名インタープレート)の形成、メック社製の商品名「メックエッチボンド」なるエッチング液による表面粗化がある。
【0116】
上記粗化層の形成は、エッチング液を用いて形成されるのが好ましく、たとえば、導体回路の表面を第二銅錯体と有機酸の混合水溶液からエッチング液を用いてエッチング処理することによって形成することができる。かかるエッチング液は、スプレーやバブリングなどの酸素共存条件下で、銅導体回路パターンを溶解させることができ、反応は、次のように進行するものと推定される。
【0117】
式中、Aは錯化剤(キレート剤として作用)、nは配位数を示す。
【0118】
上式に示されるように、発生した第一銅錯体は、酸の作用で溶解し、酸素と結合して第二銅錯体となって、再び銅の酸化に寄与する。本発明において使用される第二銅錯体は、アゾール類の第二銅錯体がよい。この有機酸−第二銅錯体からなるエッチング液は、アゾール類の第二銅錯体および有機酸(必要に応じてハロゲンイオン)を、水に溶解して調製することができる。
このようなエッチング液は、たとえば、イミダゾール銅(II)錯体 10重量部、グリコール酸 7重量部、塩化カリウム 5重量部を混合した水溶液から形成される。
【0119】
(10) 次いで、導電性バンプ24を含んだ絶縁性基材10の表面から保護フィルムを剥離させた後、その絶縁性基材10の表面に樹脂接着剤26を塗布する(図2(f)参照)。
このような樹脂接着剤は、例えば、絶縁性基材10の導電性バンプ24を含んだ表面全体または導電性バンプ24を含まない表面に塗布され、乾燥化された状態の未硬化樹脂からなる接着剤層として形成される。この接着剤層は、取扱が容易になるため、プレキュアしておくことが好ましく、その厚さは、5〜50μmの範囲が望ましい。
【0120】
前記接着剤層26は、有機系接着剤からなることが望ましく、有機系接着剤としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、熱硬化型ポリフェノレンエーテル(PPE)、エポキシ樹脂と熱可塑性樹脂との複合樹脂、エポキシ樹脂とシリコーン掛脂との複合樹脂、BTレジンから選ばれる少なくとも1種の樹脂であることが望ましい。
有機系接着剤である未硬化樹脂の塗布方法は、カーテンコータ、スピンコータ、ロールコータ、スプレーコート、スクリーン印刷などを使用できる。また、接着剤層の形成は、接着剤シートをラミネートすることによってもできる。
【0121】
上記(8)〜(10)の工程にしたがって作製された片面回路基板Bは、絶縁性基材10の一方の表面に導体回路を有し、他方の表面には半田めっきからなる導電性バンプ24を有し、さらに導電性バンプ24を含んだ絶縁性基材10の表面に他の絶縁性基材との接着用の接着剤層26、または、銅箔との接着用の接着剤層32を有して形成される。
【0122】
(11) 上記片面回路基板Aの導電性バンプ側の面を下方に向け、その面に対して片面回路基板の複数枚、例えばB1およびB2の2枚を同一方向に積層すると共に、最も外側の片面回路基板B2の導電性バンプ側の表面に対して、表面粗さが3μmのマット面を有する厚さが3〜40μmの銅箔30を、そのマット面を対向させた状態で積層し、加熱温度150〜250℃、圧力1〜10MPaの条件のもとで、加熱プレスすることによって、片面回路基板Aと、複数枚の片面回路基板B1およびB2と、銅箔30とを一体化し、多層化する(図3参照)。
【0123】
この場合には、最も外側(下方)に位置する片面回路基板B2の導電性バンプ側の表面には、接着剤層26に代えて、半硬化状態を保持された銅箔接着用の樹脂接着剤層32が形成され、この樹脂接着剤層32を介して銅箔30が加熱プレスされる。
【0124】
この加熱プレスは、より好ましくは、減圧下において行なわれ、未硬化状態の樹脂接着剤層26および樹脂接着剤層32を硬化することによって、片面回路基板Aと片面回路基板B1、B2との間、および片面回路基板B2と銅箔30との間が接着される。
その際、銅箔30は硬化した接着剤層32を介して片面回路基板B2の絶縁性基材10に接着されると共に、銅箔30と半田バンプ24とが電気的に接続される。
【0125】
(12)さらに、上記(11)において一体化された回路基板の最上層の片面回路基板Aの銅箔12と、最も外側の片面回路基板B2の銅箔30を、エッチング処理することによって、導体回路36および導体回路38(共にバイアホールランドを含む)を形成する(図3参照)。
【0126】
このエッチング処理工程においては、先ず、片面導体回路Aの銅箔12および片面回路基板B2に圧着された銅箔30の表面に、それぞれ感光性ドライフィルムレジストを貼付した後、所定の回路パターンに沿って露光、現像処理してエッチングレジストを形成し、エッチングレジスト非形成部分の金属層をエッチングして、バイアホールランドを含んだ導体回路36および導体回路38を形成する。
【0127】
(13) 次に、上記(11)の工程において一体化され、(12)において両面に回路形成された積層体の導体回路38側の面に対して、2枚の片面導体回路B3、B4の導電性バンプ側の面を対向させた状態で積層させ、加熱温度150〜250℃、圧力1〜10MPaの条件のもとで、加熱プレスして、片面回路基板A、片面回路基板B1、B2、銅箔30、片面回路基板B3、B4とを一体化する(図4参照)。
【0128】
(14) 次に、最も外側の片面回路基板AおよびB4の表面にソルダーレジスト層37および39をそれぞれ形成する。この場合、回路基板AよびB4の外表面全体にソルダーレジスト組成物を塗布し、その塗膜を乾燥した後、この塗膜に、開口部を描画したフォトマスクフィルムを載置して露光、現像処理することにより、導体回路36および28のバイアホール直上に位置する導電性パッド部分を露出させた開口40および42をそれぞれ形成する。
【0129】
(15) 上記(14)の工程で得られたソルダーレジスト37および39の開口40および42からバイアホール直上に露出した半田パッド部分に、半田バンプ44、導電性ボール46あるいは導電性ピンを配設する前に、各半田パッド部上に「ニッケル−金」からなる金属層50を形成することが好ましい。
【0130】
このニッケル層の厚みは、1〜7μmが望ましく、金層の厚みは0.01〜0.06μmであることが望ましい。この理由は、ニッケル層は、厚すぎると抵抗値の増大を招き、薄すぎると剥離しやすいからである。一方金層は、厚すぎるとコスト増になり、薄すぎると半田体との密着効果が低下するからである。
【0131】
(16) 上記半田パッド部上に設けたニッケル−金からなる金属層50上に、半田体を供給し、この半田体の溶融・固化によって半田バンプ44を形成し、あるいは導電性ボール46または導電性ピンを導電性接着剤を用いて半田パッド部に接合して、多層回路基板60が形成される。
【0132】
上記半田体の供給方法としては、半田転写法、印刷法、ボール搭載法などを用いることができる。
ここで、半田転写法は、プリプレグに半田箔を貼合し、この半田箔を開口部分に相当する箇所のみを残してエッチングすることにより、半田パターンを形成して半田キャリアフィルムとし、この半田キャリアフィルムを、基板のソルダーレジスト開口部分にフラックスを塗布した後、半田パターンがパッドに接触するように積層し、これを加熱して転写する方法である。
【0133】
一方、印刷法は、パッドに相当する箇所に開口を設けた印刷マスク(メタルマスク)を基板に載置し、半田ペーストを印刷して加熱処理する方法である。このような半田バンプを形成する半田としては、Sn/Ag、Sn/Pb、Sn/Zn、Sn/Sb半田などが使用でき、それらの融点は、積層される各回路基板間を接続する導電性バンプの融点よりも低いことが望ましい。
【0134】
上記導電性ボール46やTピンをパッド上に接合する導電性接着剤としては、上記導電性バンプの融点T1および半田バンプの融点T2よりも融点の高いSn/Sb系半田、Sn/Ag系半田、Sn/Ag/Cu系半田、Sn/Cu系半田などを用いることが好ましい。
【0135】
上記(1)〜(16)の工程にしたがう実施形態によれば、本発明にかかる多層化回路基板60は、片面回路基板Aと2枚の片面回路基板B1、B2を同一方向に積層すると共に、最も外側に位置する片面回路基板B2の導電性バンプ側の表面に対して、マット面が対向するように銅箔30を対向配置させた状態で、加熱プレスすることによって、片面回路基板同士を接着すると共に銅箔30を片面回路基板B2に圧着して多層化した後、片面回路基板Aの銅箔12と片面回路基板B2に圧着された銅箔30とをエッチング処理して、それぞれ導体回路36および38を形成し、さらに、片面回路基板B2の導体回路38側の面に対して、片面回路基板B3,B4の導電性バンプ側の面を対向配置させた状態で、加熱プレスすることによって多層化したが、このような実施形態の他に、以下の▲1▼〜▲2▼に記載したような実施形態を採用することもできる。
【0136】
▲1▼ 同一材料で形成された3枚の片面回路基板B1〜B3を同一方向に向けて順次積層すると共に、最も外側に位置する片面回路基板B3の導電性バンプ側の表面に対して、マット面を有する銅箔30を対向配置させた状態で、真空加熱プレスにより片面回路基板同士を接着すると共に銅箔30を片面回路基板B3に圧着して多層化する。そのような多層化の後、最上層の片面回路基板B1にエッチング保護フィルム25を貼付した状態で、エッチング処理を施して、片面回路基板B3に圧着された銅箔30を選択的にエッチングして所定パターンを有する導体回路38を形成する。
その後、片面回路基板B3の導体回路38側の面に対して、片面回路基板B4,B5の導電性バンプ側の面を対向配置させた状態で、真空加熱プレスすることによって多層化する。
【0137】
▲2▼ 図6(a)に示すように、片面回路基板Aの導電性バンプ側の表面に塗布すべき接着剤層26に代えて、銅箔接着用の樹脂接着剤36を塗布し、半硬化状態を保持した片面回路基板Aに対して、マット面を有する銅箔30を対向配置させ、加熱プレスによって、片面回路基板Aに銅箔30を圧着した後(図6(b)参照)、エッチング処理を施して、片面回路基板Aの表裏両面にそれぞれ所定パターンを有する導体回路62および64を形成して、両面回路基板Cを形成する(図6(c)参照)。その後、同一方向に向けて順次積層された片面回路基板B1〜B2、および片面回路基板B3〜B4を両面回路基板Cの表裏面に対して積層した状態で、真空加熱プレスによって片面回路基板B1、B2と、両面回路基板Cと、片面回路基板B3、B4とを一体化する。
【0138】
上述した実施の形態では、5枚の片面回路基板または4枚の片面回路基板と1枚の両面回路基板とを積層一体化して、5層に多層化したが、4層以下でも、6層以上でも必要に応じた多層化が可能である。
【0139】
【実施例】
(実施例1‐1)
(1) まず、多層化回路基板を構成する片面回路基板を製作する。この回路基板は、エポキシ樹脂をガラスクロスに含潰させてBステージとしたプリプレグと、銅箔とを積層して加熱プレスすることにより得られる片面銅張積層板を出発材料として用いる。
【0140】
この絶縁性基材10の厚さは75μm、銅箔12の厚さは10μmであり、この積層板の銅箔形成面と反対側の表面に、厚みが10μmの粘着剤層を有し、かつフィルム自体の厚みが12μmであるようなPETフィルム14をラミネートする。
【0141】
(2) ついで、PETフィルム14上から炭酸ガスレーザ照射を行って、PETフィルム14および絶縁性基材10を貫通して銅箔12に至るバイアホール形成用開口16を形成し、さらにその開口16内を酸素プラズマ放電によってデスミア処理した。または、過マンガン酸、クロム酸等の酸化剤もしくは塩酸、硫酸等の酸などに浸漬させる湿式のデスミア処理を行ってもよい。
【0142】
この実施例においては、バイアホール形成用の開口の形成には、三菱電機製の高ピーク短パルス発振型炭酸ガスレーザ加工機を使用し、全体として厚さ20μmのPETフィルムを樹脂面にラミネートした、基材厚75μmのガラス布エポキシ樹脂基材に、マスクイメージ法でPETフィルム側からレーザビーム照射して100穴/秒のスピードで、150μmφのバイアホール形成用の開口を形成した。
【0143】
(3) デスミア処理を終えた絶縁性基材10の銅箔貼付面にPETフィルム15を貼り付け、以下のような条件で、銅箔12をめっきリードとする電解銅めっき処理を施して、開口16内に電解銅めっき18を充填して充填バイアホール20を形成した。その際、電解銅めっきは開口16の上部にわずかに露出したので、サンダーベルト研磨およびバフ研磨によって露出部分を除去して平坦化してもよい。
【0144】
〔電解銅めっき水溶液〕
硫酸 :180±5 g/l
硫酸銅 :78±2 g/l
添加剤(アトテックジャパン製、商品名:カパラシドGL):1 ml/l
〔電解めっき条件〕
電流密度 :2±0.1 A/dm2
時間 :30±2 分
温度 :25±1 ℃
【0145】
(4) さらに、以下のような条件で、電解半田めっき処理を施して、開口16に充填された銅めっき層18上に半田めっき層を形成して、絶縁性基材10の表面から10μm突出する導電性バンプ24を形成する。
〔電解半田めっき溶液〕
硫酸第一スズ(SnSO4) :50±3 g/l
硫酸 :9±1 ml/l
Cuの濃厚液 :10±5 ml/l
安定剤 :1 g/l
添加剤 :15±5 ml/l
(電解半田めっき条件)
温度 :20±1 ℃
電流密度 :0.40±0.10 A/dm2
【0146】
Cuの濃厚液にはCu2+とその錯体を形成するものを用いることができる。この場合、例えば、硫酸銅(CuSO4)、塩化銅(II)(CuCl2)などがそれに該当する。また、安定剤としては、例えば、スズの安定剤(一例としてトップフリードSCS奥野製薬社製)、反応安定剤などの反応を安定化させるものを用いることができる。添加剤としては、液の添加剤(一例としてトップフリードSCS 奥野製薬社製)金属膜の光沢を向上させるもの、液分解抑制させるものなどを用いることができる。
なお、半田めっき溶液は、めっき層の金属組成比がSn/Cu=99.3/0.7となるように調整され、このような半田めっきにより形成された導電性バンプ24をなすSn−Cu半田の融点T1は、227℃であった。
【0147】
(5) 次に、上記(3)で絶縁性基材10に貼付したPETフィルム15を剥離させた後、絶縁性基材10の半田バンプ24側の全面にエポキシ樹脂接着剤を塗布し、プレキュアして、多層化のための接着剤層26を形成した。
上記(1)〜(5)にしたがって作製した片面回路基板Aは、多層化の際に、最も上層に配置されるべき回路基板である。
【0148】
(6) 上記(1)〜(4)の工程と同様の処理をした後(図2(a)〜(d)参照)、絶縁性基材10の銅箔貼付面からPETフィルム15を剥離させ、絶縁性基材10の半田バンプ側の表面にエッチング保護フィルム25を貼付した状態で、銅箔12に適切なエッチング処理を施し、所定パターンを有する導体回路28を形成した(図2(e)参照)。
【0149】
(7) 次いで、上記(6)で得た導体回路28の表面に、無電解めっき浴として、ホウフッ化スズ−チオ尿素液を用い、20℃前後で約5分のめっき条件にて、無電解めっき処理を施して、厚さ0.1μmのスズ薄膜層(図示を省略)を形成した。
【0150】
(8) 上記(6)で絶縁性基材10に貼付したエッチング保護フィルム25を剥離させた後、絶縁性基材10の半田バンプ24側の全面にエポキシ樹脂接着剤を塗布し、プレキュアして、各回路基板を接着して多層化するための接着剤層26を形成した(図2(f)参照)。
【0151】
上記(6)〜(8)の工程にしたがって作製される片面回路基板Bは、片面回路基板Aとの組み合わせで多層化される基板であり、この実施例では3枚が作製された。
【0152】
(9) 上記3枚の片面回路基板Bに加えて、マット面を有する銅箔30が圧着される片面回路基板Bとして、上記(6)〜(7)の工程と同様の処理をした後、上記(8)のような接着剤に代えて、マット面を有する銅箔30を絶縁性基材10上に効果的に接着するためのエポキシ樹脂接着剤が塗布され、100℃で30分間の乾燥を行って厚さ20μmの樹脂接着剤層32が形成された。
【0153】
(10) 上記(1)〜(5)にしたがって作製した片面回路基板Aと、上記(6)〜(8)にしたがって作製した1枚の片面回路基板B1と、上記(9)にしたがって作製した片面回路基板B2とを、同一方向に、しかも所定位置に順次積層した後、最も外側に位置する片面回路基板B2の半田バンプ側の面に対して、片面がマット処理されて、その表面粗度が3μmであり、厚さが10μmの銅箔30を、そのマット面を対向させた状態で、加熱温度180℃、加熱時間70分、圧力5MPa、真空度2.5×103Paの条件のもとで、加熱プレスすることによって、各片面回路基板A,B1,B2間を接着すると共に、銅箔30を片面回路基板B2の半田バンプ側の面に接着して多層化した。
【0154】
(11) その後、多層化された基板の最上層に位置する片面回路基板Aおよび最下層に位置する片面回路基板B2上の銅箔12および30に、適切なエッチング処理により導体回路36および38(バイアホールランドを含む)を形成した。
【0155】
(12) 上記(10)で多層化され、上記(11)で回路形成された積層体の片面回路基板B2の導体回路38側の面に対して、片面回路基板B3〜B4の導電性バンプ側の面を対向配置させた状態で、加熱温度180℃、加熱時間70分、圧力5MPa、真空度2.5×103Paの条件のもとで、加熱プレスすることによって、上記(11)で得られた積層体と、各片面回路基板B3,B4との間を接着して多層化した。
【0156】
(13) 上記(1)〜(12)の工程にしたがって作製した多層化基板の最上層および最下層に位置する回路基板AおよびB4の表面に、ソルダーレジスト層37および39を形成する前に、必要に応じて、銅−ニッケル−リンからなる粗化層を設ける。
【0157】
(14) 一方、DMDGに溶解させた60重量%のクレゾールノポラック型エポキシ樹脂(日本化薬製)のエポキシ基50%をアクリル化した感光性付与のオリゴマー(分子量4000)を46.67重量部、メチルエチルケトンに溶解させた80重量%のビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェル製、エピコート1001)14.121重量部、イミダゾール硬化剤(四国化成製、2E4MZ−CN)1.6重量部、感光性モノマーである多価アクリルモノマー(日本化薬製、R604)1.5重量部、同じく多価アクリルモノマー(共栄社化学製、DPE6A)30重量部、アクリル酸エステル重合物からなるレベリング剤(共栄社製、ポリフローNo.75)0.36重量部を混合し、この混合物に対して光開始剤としてのペンゾフェノン(関東化学製)20重量部、光増感剤としてのEAB(保土ヶ谷化学製)0.2重量部を加え、さらにDMDG(ジエチレングリコールジメチルエーテル)10重量部を加えて、粘度を25℃で1.4±0.3Pa・Sに調整したソルダーレジスト組成物を得た。
なお、粘度測定は、B型粘度計(東京計器、DVL‐B型)で60rpmの場合はローターNo.4、6rpmの場合はローターNo.3によった。また、ソルダーレジストとしては、市販されているものを用いてもよい。
【0158】
(15) 上記(12)で得られた多層化基板の最上層および最下層の回路基板の表面に、前記(14)で得られたソルダーレジスト組成物を25μmの厚さで塗布した。
次いで、70℃で20分間、100℃で30分間の乾燥処理を行った後、クロム層によってソルダーレジスト開口部の円パターン(マスクパターン)が描画された厚さ5mmのソーダライムガラス基坂を、クロム層が形成された側をソルダーレジスト層に密着させて1000mJ/cm2の紫外線で露光し、DMTG現像処理した。さらに、80℃で1時間、100℃で1時間、120℃で1時間、150℃で3時間の条件で加熱処理し、パッド部分に対応した開口40および42を有する(開口径200μm)ソルダーレジスト層37および39(厚み20μm)を形成した。
【0159】
(16) 次に、ソルダーレジスト層37および39を形成した基板を、塩化ニッケル30g/1、次亜リン酸ナトリウム10g/1、クエン酸ナトリウム10g/1からなるpH=5の無電解ニッケルめっき液に20分間浸漬して、開口部に厚さ5μmのニッケルめっき層を形成した。
【0160】
さらに、その基板を、シアン化金力リウム2g/1、塩化アンモニウム75g/1、クエン酸ナトリウム50g/1、次亜リン酸ナトリウム10g/1からなる無電解金めっき液に93℃の条件で23秒間浸漬して、ニッケルめっき層上に厚さ0.03μmの金めっき層を形成し、ニッケルめっき層と金めっき層とからなる被覆金属層50を形成した。
場合によっては、スズもしくは金、銀、白金などの貴金属層の単層を形成してもよい。
【0161】
(17) そして、最上層の片面回路基板Aを覆うソルダーレジスト層37の開口40から露出する半田パッドに対して、融点T2が約183℃のSn/Pb半田からなる半田ペーストを印刷して190℃でリフローすることにより、半田バンプ44を形成し、最下層の片面回路基板B4を覆うソルダーレジスト層39の開口42から露出する半田パッドに対して、融点T3が約230℃のSn/Sb半田を供給して230℃近傍の雰囲気内でリフローすることによって、半田ボール46を接続させて、多層化回路基板60を製作した。
【0162】
(実施例1−2)
実施例1−1とほぼ同様であるが、(4)の工程において、電解めっきにより導電性バンプを形成することに代えて、Sn/Cuの組成比が99.5/0.5であるような半田ペーストを用いて、マスクを使用した印刷法によって形成した。
【0163】
(実施例1−3)
実施例1−1とほぼ同様であるが、(4)の工程において、電解めっきにより導電性バンプを形成することに代えて、Sn/Cuの組成比が93.0/7.0であるような半田ペーストを用いて、マスクを使用した印刷法によって形成した。
【0164】
(実施例1−4)
実施例1−1とほぼ同様であるが、(4)の工程において、電解めっきにより導電性バンプを形成することに代えて、Sn/Cuの組成比が95.0/5.0であるような半田ペーストを用いて、マスクを使用した印刷法によって形成した。
【0165】
(実施例1−5)
実施例1−1とほぼ同様であるが、(4)の工程において、電解めっきにより導電性バンプを形成することに代えて、Sn/Cuの組成比が99.9/0.1であるような半田ペーストを用いて、マスクを使用した印刷法によって形成した。
【0166】
(実施例1−6)
実施例1−1とほぼ同様であるが、(4)の工程において、電解めっきにより導電性バンプを形成することに代え、Sn/Cuの組成比が99.93/0.07であるような半田ペーストを用いて、マスクを使用した印刷法によって導電性バンプを形成した。
【0167】
(実施例1−7)
実施例1−1とほぼ同様であるが、(4)の工程において、電解めっきに代えて、Sn/Cuの組成比が92.8/7.2であるような半田ペーストを用いて、マスクを使用した印刷法によって導電性バンプを形成した。
【0168】
(実施例1−8)
実施例1−1とほぼ同様であるが、(4)の工程において、電解めっきに代えて、Sn/Cuの組成比が89.0/11.0であるような半田ペーストを用いて、マスクを使用した印刷法によって導電性バンプを形成した。
【0169】
(参考例1)
実施例1−1とほぼ同様であるが、(4)の工程において、電解めっきに代えて、Sn/Znの組成比が91.0/9.0であるような半田ペースト(融点199℃)を用いて、マスクを使用した印刷法によって導電性バンプを形成した。
【0170】
(参考例2)
実施例1−1とほぼ同様であるが、(4)の工程において、電解めっきに代えて、Sn/Znの組成比が99.5/0.5であるような半田ペースト(融点188℃)を用いて、マスクを使用した印刷法によって導電性バンプを形成した。
【0171】
(参考例3)
実施例1−1とほぼ同様であるが、(4)の工程において、電解半田めっき溶液およびめっき条件を変えて、以下のような条件で、電解半田めっき処理を施して、導電性バンプを形成した。
〔電解半田めっき溶液〕
Snの濃厚液 :120±10 ml/l
Agの濃厚液 :9±1 ml/l
安定剤 :12.5±0.5 ml/l
添加剤 :300±10 ml/l
(電解半田めっき条件)
温度 :20±1 ℃
電流密度 :0.40±0.10 A/dm2
Snの濃厚液にはSn2+とその錯体を形成するものを用いることができる。この場合、例えば、硫酸スズ(SnSO4)、塩化スズ(SnCl2)、K2Sn(OH)6、ホウフッ化スズSn(BF4)2、Agの濃厚液にはAg2+とその錯体を形成するものを用いることができる。この場合、たとえば、硫酸銀(AgSO4)、塩化銀(II)(AgCl2)などがそれに該当する。また、安定剤としては、例えば、安定剤(一例としてTC−RB2 ディップソール社製)、反応安定剤などの反応を安定化させるものを用いることができる。添加剤としては、液の添加剤(一例としてTC−C ディップソール社製)金属膜の光沢を向上させるもの、液分解抑制させるものなどを用いることができる。
なお、半田めっき溶液は、めっき層の金属組成比がSn/Ag=96.5/3.5となるように調整され、このような半田めっきにより形成された導電性バンプ24をなすSn−Ag半田の融点T1は、221℃であった。
【0172】
(参考例4)
実施例1−1とほぼ同様であるが、(4)の工程において、電解めっきに代えて、Sn/Sbの組成比が95.0/5.0であるような半田ペースト(融点240℃)を用いて、マスクを使用した印刷法によって導電性バンプを形成した。
【0173】
(比較例1)
実施例1−1とほぼ同様であるが、(4)の工程において、電解半田めっき溶液およびめっき条件を変えて、以下のような条件で、電解半田めっき処理を施して、導電性バンプを形成した。
〔電解半田めっき溶液〕
Sn(BF4)2 :65±5 ml/l
Pb(BF4)2 :20±2 ml/l
HBF4 :200±10 ml/l
添加剤 :20 g/l
安定剤 :40 ml/l
(電解半田めっき条件)
温度 :20℃
電流密度 :0.38±0.10 A/dm2
なお、半田めっき溶液は、めっき層の金属組成比がSn/Pb=65/35となるように調整され、このような半田めっきにより形成された導電性バンプ24をなすSn−Pb半田の融点T1は、183℃であった。
【0174】
(比較例2)
実施例1−1とほぼ同様であるが、(4)の工程において、電解めっきに代えて、Sn/Biの組成比が42.0/58.0であるような半田ペースト(融点138℃)を用いて、マスクを使用した印刷法によって導電性バンプを形成した。
【0175】
上記実施例1(実施例1‐1〜1‐7)、参考例1(参考例1‐1〜1‐4)、および比較例1、2により製造された多層化回路基板について、各5ピースずつ製造し、それらに対して信頼性試験としての高温放置試験(150℃、500時間、1000時間、2000時間毎に評価)を行なった後に、導通試験を行なった。
その際に、5ピースの全てについて短絡が発生しなかった場合を○とし、1ピースまたは2ピースについて短絡が発生した場合には△とし、3ピース以上の短絡が発生した場合には×として示した。
表1は、これらの導通試験の結果を示す。
【0176】
【表1】
【0177】
上記導通試験の結果から分るように、導電性バンプの材料として、Cuを含有した半田が、参考例1〜4に示したSn/Zn、Sn/Ag、Sn/Sb等のZnや、Ag、Pbを含有する半田と同様に、比較例1、2に示したSn/Pb、Sn/BiのようなPbやBiを含有する半田よりも信頼性に優れているということである。
【0178】
たとえば、Cuの含有比を0.1〜7wt%とした場合、150℃の環境下で最大2000時間までの高温放置試験を行った際、これらの実施例については、150℃、1000時間の高温放置試験では、短絡の発生が全く認められない、つまり導電性バンプの溶融などが発生していないということが確認された。
【0179】
そして、Cuの含有比を0.5〜5wt%に制限した場合には、150℃の環境下で最大2000時間の高温放置試験を行なっても、短絡の発生が全く認められない。それ故に、そのような範囲であれば、Cuの含有量が多少のバラツキが発生したとしても、0.1〜7wt%の範囲に収まるということであり、この範囲が最も望ましい範囲である。
【0180】
上記信頼性試験の結果からわかるように、多層配線基板を構成する各回路基板を電気的に接続する第1の導電性バンプが、Cuを含有する半田から形成され、その融点T1が、多層配線基板の最外層に配設され、かつICチップ等の電子部品を実装するための第2の導電性バンプの融点T2よりも高くなる(T1>T2)ように、Cuの含有比を所定範囲内に調整することによって、150℃の環境下で最大2000時間の高温放置試験を行なっても、短絡発生を完全に阻止することができる。
【0181】
さらに、上記試験結果からわかることは、第1の導電性バンプの融点T1は、220℃以上を確保することができ、その融点T1が第2の導電性バンプ(Sn/Pb)の融点T2(=183℃)よりも5℃以上高い場合には、信頼性が低下することがないことが確認された。
【0182】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の多層回路基板によれば、積層化の際に各回路基板間を電気的接続する導電性バンプの再溶融による拡散が効果的に抑制され得るので、隣接するパッド間の短絡や、回路基板間の位置ずれを防止することができる。
【0183】
したがって、積層される各回路基板間の電気的接続性や密着強度を向上させることができるとともに、最外層の回路基板上にICチップ等の電子部品を半田バンプを介して確実に実装できるとともに、半田ボール、Tピン等の外部接続用端子も確実に実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(e)は、本発明にかかる多層化回路基板を構成する片面回路基板Aの製造工程の一部を示す図である。
【図2】(a)〜(f)は、本発明にかかる多層化回路基板を構成する片面回路基板Bの製造工程の一部を示す図である。
【図3】本発明にかかる多層化回路基板の製造工程の一部を示す図であり、3枚の片面回路基板と銅箔との積層状態を示す。
【図4】本発明にかかる多層化回路基板の製造工程の一部を示す図であり、一体化された3枚の片面回路基板と銅箔との積層体に、他の2枚の片面回路基板を積層した状態を示す。
【図5】本発明にかかる多層化回路基板を示す図である。
【図6】(a)〜(c) は、本発明にかかる多層化回路基板を構成する両面回路基板の製造工程の一部を示す図である。
【図7】本発明にかかる多層化回路基板を構成する片面回路基板と両面回路基板との積層状態を示す図である。
【図8】図6に示す積層状態にある片面回路基板と両面回路基板とを積層・一体化した多層化回路基板を示す図である。
【符号の説明】
10 絶縁性樹脂基材
12 銅箔
14 保護フィルム
16 バイアホール形成用開口
18 電解銅めっき
20 充填バイアホール
24 導電性バンプ
26 樹脂接着剤層
28 導体回路
30 銅箔
32 樹脂接着剤層
36 導体回路
37 ソルダーレジスト層
38 導体回路
39 ソルダーレジスト層
40,42 開口
44 半田バンプ
46 半田ボール
50 金属層
62、64 導体回路
72、74 導体回路
A,B 片面回路基板
C 両面回路基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multilayer printed wiring board having an IVH (inner via hole) structure, and more particularly to a multilayer printed wiring board excellent in connection reliability suitable for flip-chip mounting of electronic components such as IC chips.
[0002]
[Prior art]
There has been proposed a technology in which a conductor layer is provided on one side and an insulating substrate having an IVH (inner via hole) structure is multilayered. They are electrically connected by connecting a conductor layer of one insulating substrate and a via hole of the other insulating substrate, and an IC is provided on the outermost conductive circuit of the multilayered substrate. The configuration is such that a solder bump for mounting an electronic component such as a chip or a capacitor is formed to exert its function.
[0003]
[Patent Publication 1]
JP-A-10-13028
In the above multilayer printed wiring board, a circuit board as a basic unit to be laminated and multilayered has a conductive circuit formed on one surface of an insulating substrate, and a conductive material formed in a non-through hole reaching the conductive circuit from the other surface. Is formed, and a conductive bump made of a conductive metal is formed on the filled via so as to protrude outward from the surface of the insulating substrate.
[0005]
When a plurality of such circuit boards are stacked, and heated and pressed by a press or the like to form a multilayer, the lands of the circuit board facing the metal forming the conductive bumps are pressed and heated, and the like. A reaction occurs, and the conductive bumps of one circuit board are electrically connected to the conductor layers of the other circuit board simultaneously and physically.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the metal forming the conductive bump is used to mount an electronic component such as an IC chip via a solder bump provided on the outermost conductive circuit, or in a heat cycle test (especially after 1500 cycles), the resistance is reduced. When conducting continuity check such as value measurement, short-circuit (short-circuit) or change in resistance value occurs between adjacent conductive bumps due to melting of metal and flow in the substrate. As a result, As a result, there is a problem that the electrical connectivity and reliability of the multilayer printed wiring board are reduced.
[0007]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the related art, and an object of the present invention is to mount a conductive bump on a substrate at the time of mounting electronic components such as an IC chip or a heat cycle test. It is an object of the present invention to provide a printed wiring board capable of preventing a flow and improving electrical connectivity and reliability.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has conducted intensive studies in order to solve the above-mentioned problems. As a result, after conducting an IC chip mounting or after a high-temperature storage test (particularly after 500 hours), a continuity test such as resistance measurement was performed, and a change in resistance was performed. Observation of a cross photograph of the substrate on which the problem described above occurred, it was found that the metal constituting the conductive bumps diffused at the interface between the insulating layers and contacted with or adjacent to other adjacent conductor layers. . Therefore, a continuity test confirmed that a change in resistance or a short-circuit or a state close to the short-circuit occurred. That is, the flow of the conductive bump in the substrate was caused by the melting point and diffusion property of the metal forming the conductive bump. Was found to be caused by
[0009]
The present invention has been made based on such knowledge, and has the following content as a gist configuration.
[0010]
That is, the present invention provides a non-through hole in an insulating substrate having a conductor layer on one or both sides, fills the non-through hole with a conductor to form a via hole, and forms a conductive bump on the via hole. A multi-layer printed wiring board comprising two or more circuit boards formed by forming solder bumps, connecting the circuit boards by the conductive bumps, and forming solder bumps on the conductor layers of the outermost circuit board. At
The conductive bump is a multilayer printed wiring board characterized by being formed from a solder containing Cu.
[0011]
According to the above configuration, when Cu is contained in the metal forming the conductive bump, melting or diffusion of the metal itself can be suppressed, that is, the metal that forms the conductive bump once solidified becomes a Cu alloy. In order to prevent the metal from melting even under the influence of various thermal histories applied to the substrate when the alloy is multilayered, such as annealing, plating, and mounting of an IC chip, the conductive bump metal Troubles such as melting or diffusion of the compound can be suppressed. Therefore, a change in electric resistance or a short circuit can be prevented, a decrease in electric performance can be suppressed, and electric characteristics can be improved.
[0012]
In addition, when left in a high-temperature environment or during reliability tests such as heat cycle tests, solidified conductive bumps are re-melted, especially when left at high temperatures or when the temperature is raised (from low temperature to high temperature). And diffusion are suppressed.
[0013]
Further, since the intrusion of moisture into the interface between the conductive bump and the conductor portion is suppressed, it is possible to prevent the occurrence of expansion and contraction originating from the moisture at the interface, and therefore, it is possible to prevent the partial electric near the interface from being generated. Since an electrical insulation state (meaning that the moisture forms a gap) is not created, good electrical connectivity is ensured, and the reliability test can be improved.
[0014]
Further, since no moisture enters between the conductor layer and the via hole after the reliability test, the adhesion strength does not decrease. If water invades, when the temperature rises, the water may become the starting point and swell, and in such a case, a gap is formed or cracks are generated, and the adhesion is reduced. Will drop.
However, by employing a Cu-containing metal, the occurrence of gaps and cracks can be prevented, so that the adhesion strength does not decrease and the reliability can be improved.
[0015]
Further, in the case of a Cu-containing conductive metal, the melting or diffusibility of the metal itself is suppressed. Therefore, the via hole pitch can be further reduced, and a multilayer printed wiring board with a higher density can be obtained.
[0016]
Furthermore, at the interface between the solidified conductive metal and the conductive circuit, an alloy layer made of Cu-conductive metal is formed, and the formation of the alloy film becomes a protective film, and the metal of other portions of the conductive metal is formed. It prevents diffusion. In addition, even if the formation of the alloy film is affected by heat such as a heat history or a heat process, the formation of a new Cu alloy, particularly in a conductive circuit, is prevented, so that the diffusion of the conductive metal is prevented. It can be suppressed.
[0017]
Examples of the alloy containing Cu include alloys such as Sn / Cu, Sn / Pb / Cu, Sn / Ag / Cu, Sn / Ag / In / Cu, and Sn / Zn / Cu. Basically, various solders containing Cu can be used.
[0018]
In addition, since the lead-containing metal material is a factor that deteriorates the environment, its use is restricted. From such a viewpoint, as a Cu-containing alloy according to the present invention, a lead-free metal is used. It is preferable to use a material (such as a lead-free alloy).
However, the present invention should not be limited to such a solder, and any solder having a composition other than those may be used as long as it contains Cu.
[0019]
The content ratio of Cu in the metal forming the conductive bump is desirably 0.1 to 7 wt%.
The reason is that if the content is less than 0.1 wt%, the formation of the Cu alloy after solidification is small, so that the flow of the conductive bumps cannot be suppressed when re-melting. This is because in such a case, there is a risk of short-circuiting with another adjacent conductor layer. Further, at the interface between the conductive metal and the conductive circuit, a portion where the Cu alloy film is not formed occurs at a part thereof, and the conductive metal is melted and diffused from the portion where the Cu alloy film is not formed.
[0020]
On the other hand, if the content exceeds 7 wt%, the melting point becomes high, it becomes difficult to melt even when heat is applied, the conductive bump itself becomes hard, and when the conductive layer is brought into contact with the via hole at the time of multilayering, There is a concern that the conductor portion may have poor contact or cracks may occur in the conductor portion. This is because the electrical connectivity and adhesion are reduced.
Within the above range, the fluidity of the conductive bumps can be suppressed, the Cu alloy can be appropriately formed, and the adhesion to the conductor layer can be ensured.
[0021]
The content ratio of Cu in the metal forming the conductive bump is more preferably 0.5 to 5 wt%.
The reason is that the adhesion strength can be improved most, the hardness can be made appropriate, and the fluid can be uniformly flowed and diffused between the conductors, so that the electrical connectivity can be improved. is there.
Further, the adhesiveness of the conductive bump can be improved without being affected by the type of the conductive metal filled in the via hole (eg, plating, conductive paste, or a composite thereof).
[0022]
The melting point of the conductive bump is desirably in the range of 150 to 350C.
The reason is that if the temperature is lower than 150 ° C., the conductive bump itself is easily melted and diffused, and it is difficult to make the melting point higher than the melting point of solder bumps for mounting electronic components such as IC chips. This is because the hardness of the conductive bump becomes too high, making it impossible to connect, and the temperature at which the bump is melted may not be able to withstand the temperature depending on the material of the interlayer resin insulating layer.
[0023]
More preferably, the melting point of the conductive bump is in the range of 180 to 320 ° C. This is because within such a range, a strong bond can be obtained between the lands facing the bumps during hot pressing. Also, it is difficult to melt and diffuse even when mounting electronic components such as an IC chip or under a reliability test which is left in a high temperature environment.
[0024]
Further, the melting point of the conductive bump is most preferably in the range of 200 ° C to 300 ° C. This is because the connection stability is excellent irrespective of factors such as the material within the range.
[0025]
In the multilayer printed wiring board according to the present invention, solder bumps are formed not only on the conductive bumps but also on the outermost conductive circuit of the substrate, and the solder bumps are formed of Sn / Pb, Sn / Ag, Sn / Ag. / Cu, Sn / Cu, or Sn / Ag / In / Cu.
[0026]
It is desirable that the melting point T1 of the conductive bump is higher than the melting point T2 of the solder bump. The reason is that even when the electronic component such as an IC chip is mounted or a heat cycle test is performed, even if the melting temperature of the solder bump is exceeded, the conductive bump already solidified in the substrate can be prevented from melting. It is.
[0027]
On the other hand, if the melting point T1 of the conductive bumps is lower than the melting point T2 of the solder bumps, when mounting the IC chip, the conductive bumps will melt in a considerable part at that temperature. It flows considerably in the substrate. Therefore, when the flowing range is large, the conductive bumps are short-circuited with the adjacent conductor layer. In addition, if the flowing range is small, stress is generated between the substrates, and if the stress is not relaxed, a positional shift occurs. As a result, the thickness of the conductive bumps is reduced, and the adhesion strength and the electrical characteristics are reduced.
[0028]
Preferably, the melting point T1 of the conductive bump is higher than the melting point T2 of the solder bump by 5 ° C. or more. It was found that when the difference in melting point was 5 ° C. or more, even if the temperature exceeded the melting temperature of the solder bump, there was no effect on the conductive bump.
Even if the temperature difference of the melting point exceeds 0 ° C. and is less than 5 ° C., there is basically no effect on the conductive bumps, but the Cu content is relatively small and less than 0.1 wt%. May be affected.
[0029]
External connection terminals are formed on the multilayer printed wiring board using a conductive adhesive, and the melting point T3 of the conductive adhesive of the external connection terminals is preferably higher than the melting point T2 of the solder bumps.
[0030]
Also in this case, the melting point T1 of the conductive bump and the melting point T3 of the conductive adhesive of the external connection terminal are both higher than the melting point T2 of the solder bump.
Therefore, since the two melting points T1 and T3 are higher than the appropriate melting temperature of the solder bump, they do not melt at the time of mounting electronic components. That is, since the metal itself does not flow with the conductive bump, a short circuit occurs. In addition, the external terminals (BGA, PGA, etc.) do not cause a problem such as dropping or misalignment.
[0031]
Further, it is desirable that the melting point T3 of the conductive adhesive of the external connection terminal is higher by 5 ° C. or more than the melting point T1 of the conductive bump.
The reason is that if the difference in the melting points is 5 ° C. or more, the external connection terminals will not be affected even if the mounting is performed at a temperature at which the solder bumps melt when mounting electronic components such as an IC chip. In other words, such a temperature difference may cause external connection terminals (BGA, PGA, etc.) to fall off or to be displaced under the temperature conditions when electronic components such as IC chips are mounted via solder bumps. Because there is no.
[0032]
Examples of such a conductive adhesive include Sn / Ag, Sn / Sb, Sn / Cu, Sn / Ag / Cu, Sn / Zn, and Sn / Sb / Cu as solder. Examples of the brazing material include silver brazing materials such as Ag-Cu, and gold brazing materials such as Au-Si, Au-Sn, and Au-Ge. It is basically desirable that these have a higher melting point than the conductive bumps and the solder bumps.
Even if the temperature difference of the melting point exceeds 0 ° C. and is less than 5 ° C., basically, there is no effect on the external terminals, but when the thickness of the conductive adhesive for connecting the external terminals is small, etc. , May be affected.
[0033]
In the single-sided or double-sided circuit board as a basic unit constituting the multilayered circuit board according to the present invention, it is desirable to use a hard resin base formed from a completely cured resin material as the insulating base.
[0034]
By adopting such a hard resin material, curing shrinkage or the like does not occur when multi-layering is performed by a heat press. Therefore, positional deviation in the Z-axis direction can be minimized and the via land diameter can be reduced.
[0035]
Therefore, the wiring density can be improved by reducing the wiring pitch, and the thickness of the base material can be kept substantially constant, so that an opening for forming a filled via hole as described later is formed by laser processing. In the case of forming, the setting of the laser irradiation condition becomes easy.
[0036]
Examples of such an insulating substrate include glass cloth epoxy resin base material, glass cloth bismaleimide triazine resin base material, glass cloth polyphenylene ether resin base material, aramid nonwoven fabric-epoxy resin base material, and aramid nonwoven fabric-polyimide resin base material. Preferably, a selected hard substrate is used, and a glass cloth epoxy resin substrate is most preferred.
[0037]
Further, the thickness of the insulating base material is desirably 20 to 600 μm. The reason for this is that if the thickness is less than 20 μm, the strength is reduced and handling becomes difficult, and the reliability with respect to electrical insulation is reduced. If the thickness exceeds 600 μm, it is difficult to form a fine via hole opening. This is because the substrate itself becomes thicker.
[0038]
Conductive layers or conductive circuits formed on one or both surfaces of the insulating base material, affixing a copper foil on the insulating base material via a suitable resin adhesive, or etching the copper foil. Respectively formed.
[0039]
That is, the conductor layer is formed by hot-pressing a copper foil having a thickness of 3 to 40 μm on an insulating base material via a resin adhesive layer held in a semi-cured state, and the conductor circuit is formed by: After hot pressing the copper foil, apply a photosensitive dry film on the copper foil surface or apply a liquid photosensitive resist, place a mask with a predetermined wiring pattern, and expose and develop It is preferable that the plating resist layer is formed, and thereafter, the copper foil in the portion where the etching resist is not formed is etched.
[0040]
The heat press of the copper foil on the insulating base material is performed under an appropriate temperature and pressure, and more preferably, is performed under reduced pressure to cure only the semi-cured resin adhesive layer. As a result, the copper foil can be firmly adhered to the insulating base material, so that the manufacturing time is shortened as compared with a circuit board using a conventional prepreg.
[0041]
In addition, instead of sticking copper foil on such an insulating substrate, a single-sided or double-sided copper-clad laminate in which copper foil is previously adhered on an insulating substrate is adopted, and the copper-clad laminate is used. Conductive circuits can also be formed by etching with at least one selected from aqueous solutions of sulfuric acid-hydrogen peroxide, persulfate, cupric chloride, and ferric chloride.
[0042]
It is preferable that lands (pads) as a part of the conductor circuit are formed on the surface corresponding to each via hole of the conductor circuit in a diameter of 50 to 250 μm.
[0043]
It is preferable that a roughened layer is formed on the surface of the wiring pattern of the conductor circuit to improve the adhesion to an adhesive layer that joins the circuit boards, and to prevent the occurrence of delamination.
[0044]
Examples of the roughening treatment method include soft etching treatment, blackening (oxidation) -reduction treatment, formation of a needle-like alloy plating made of copper-nickel-phosphorus (manufactured by Ebara Uzilite: trade name: Interplate), and Mec Corporation There is a surface roughening by an etching solution called "Mech etch bond".
[0045]
A via hole forming opening formed to reach the conductor circuit from the surface opposite to the surface of the insulating resin substrate on which such a conductor circuit is formed has a pulse energy of 0.5 to 100 mJ and a pulse width of 0.5 to 100 mJ. Is preferably formed by a carbon dioxide laser irradiated under the conditions of 1 to 100 μs, a pulse interval of 0.5 ms or more, and the number of shots is 3 to 50, and the opening diameter is preferably in a range of 50 to 250 μm. .
The reason is that if it is less than 50 μm, it is difficult to fill the opening with a conductive substance and the connection reliability is lowered. If it exceeds 250 μm, it is difficult to increase the density.
[0046]
Before the opening is formed by the carbon dioxide gas laser, a resin film is preferably adhered to the surface of the insulating substrate opposite to the surface on which the conductor circuit is formed, and laser irradiation is preferably performed from above the resin film.
[0047]
This resin film performs a desmear treatment in the opening for forming the via hole, and functions as a protective mask when filling the metal plating by electrolytic plating in the opening after the desmear treatment. It functions as a printing mask for forming a conductive bump (projecting conductor) directly on the layer.
[0048]
The resin film is preferably formed of, for example, a PET film in which the thickness of the pressure-sensitive adhesive layer is 1 to 20 μm and the thickness of the film itself is 10 to 50 μm.
[0049]
The reason is that the height of the conductive bumps described later is determined depending on the thickness of the PET film, so if the thickness is less than 10 μm, the conductive bumps are too low, and the connection is likely to be poor, and conversely, the thickness exceeds 50 μm. If the thickness is too large, the conductive bumps spread too much at the connection interface, so that a fine pattern cannot be formed.
[0050]
In order to form a via hole by filling a conductive substance into the via hole forming opening, plating filling or conductive paste filling is desirable.
In order to simplify the filling process, reduce the manufacturing cost and improve the yield, filling with conductive paste is suitable, but depending on the composition ratio of conductive paste (conductive metal, resin, curing agent, etc.) Since curing shrinkage may become too large, plating filling is desirable in terms of the shape and connection reliability at the time of filling.
[0051]
The plating filling can be performed by either electrolytic plating or electroless plating. Metal plating formed by electrolytic plating, for example, tin, silver, solder, copper / tin, copper / silver, etc. Metal plating is preferred, and electrolytic copper plating is particularly optimal.
[0052]
When filling by the electrolytic plating process, the copper foil formed on the insulating base material is used as a plating lead in a state where the protective film is previously adhered to the surface of the insulating base material on which the copper foil is to be adhered (conductor circuit forming surface). Perform electrolytic plating. Since this copper foil (metal layer) is formed over the entire surface of one surface of the insulating base material, the current density becomes uniform, and the opening for forming the via hole is filled with electrolytic plating at a uniform height. can do.
Here, before the electrolytic plating process, the surface of the metal layer in the non-through hole may be activated with an acid or the like.
[0053]
Further, after the electrolytic plating, it is desirable that the electrolytic plating (metal) raised from the opening edge is removed by belt sander polishing, buff polishing, or the like, and flattened.
[0054]
Furthermore, instead of filling the conductive material by plating, a method of filling a conductive paste, or filling part of the opening by electrolytic plating or electroless plating, and filling the remaining part with the conductive paste is performed. You can also.
[0055]
As the conductive paste, a conductive paste composed of at least one kind of metal particles selected from copper, tin, gold, silver, nickel and various solders can be used.
As the metal particles, those obtained by coating the surface of metal particles with a different kind of metal can also be used. Specifically, metal particles in which the surface of copper particles is coated with a noble metal selected from gold and silver can be used.
[0056]
As the conductive paste, an organic conductive paste obtained by adding a thermosetting resin such as an epoxy resin or a polyphenylene sulfide (PPS) resin to metal particles is preferable.
[0057]
Since the opening formed by the laser processing has a fine hole diameter of 20 to 150 μm, bubbles are likely to remain when the conductive paste is filled, so that filling by electrolytic plating is practical.
[0058]
The via holes formed on the single-sided or double-sided circuit board described above have the largest arrangement density on the outermost circuit board for mounting an LSI chip or the like, and the outermost other on the outermost board for connection to the motherboard. The circuit board is formed so as to be the smallest, that is, the distance between via holes formed in each of the circuit boards to be laminated is different from the circuit board on which the LSI chip or the like is mounted to the side connected to the motherboard. Is preferably formed so as to become larger toward the circuit board, and according to such a configuration, the routing of wiring is improved.
[0059]
The multilayered circuit board according to the present invention is provided with a protruding conductor electrically connected to the via hole, that is, a conductive bump, on a single-sided or double-sided circuit board serving as a basic unit to be laminated, so that it can be connected to other circuit boards. Are configured to ensure electrical and mechanical connection.
[0060]
This conductive bump is desirably formed by plating or filling a conductive paste into the opening of the protective film formed by laser irradiation.
[0061]
The plating filling can be performed by either an electrolytic plating process or an electroless plating process, but the electrolytic plating process is preferable.
As the electrolytic plating, a low melting point metal such as copper, gold, nickel, tin and various solders can be used, but tin plating or solder plating is most suitable.
[0062]
The height of the conductive bump is desirably in the range of 3 to 60 μm. The reason for this is that if the thickness is less than 3 μm, variations in the height of the bump cannot be tolerated due to the deformation of the bump. If the thickness exceeds 60 μm, the resistance value increases and the bump spreads in the horizontal direction when the bump is formed. This may cause a short circuit.
[0063]
When the conductive bump is formed by filling the conductive paste, the variation in the height of the electrolytic plating forming the via hole is corrected by adjusting the amount of the conductive paste to be filled. The height of the bumps can be made uniform.
[0064]
The bump made of the conductive paste is preferably in a semi-cured state. This is because the conductive paste is hard even in a semi-cured state and can penetrate the organic adhesive layer softened during hot pressing. In addition, the contact area increases due to deformation during hot pressing, so that not only the conduction resistance can be reduced, but also a variation in bump height can be corrected.
[0065]
In addition to this, for example, a method of screen-printing a conductive paste using a metal mask provided with an opening at a predetermined position, a method of printing a solder paste that is a low-melting metal, and a method of dipping in a solder dissolving liquid A conductive bump can be formed.
[0066]
As the low melting point metal, a material containing Cu such as Sn-Pb-Cu solder, Sn-Cu solder, Ag-Sn-Cu solder, In-Cu solder, or Sn-Cu-Zn is used. Is desirable.
Specific examples include alloys such as Sn / Pb / Cu, Sn / Cu, Sn / Ag / Cu, Sn / Ag / In / Cu, and Sn / Cu / Zn. Basically, various solders containing Cu can be used.
[0067]
The content ratio of Cu in the metal forming the conductive bump is desirably 0.1 to 7% by weight.
The reason is that if it is less than 0.1 wt%, melting and diffusion of the conductive bumps are more likely to occur than in the above range, and if it exceeds 7 wt%, the melting point becomes high, and the melting of the conductive bumps is hindered. This is because the connectivity is reduced.
In particular, if the content exceeds 7 wt%, the material of the bump portion becomes too hard, so that cracks and the like are easily caused depending on the interlayer resin insulating layer. Basically, it is desirable that Cu be contained, and the above range is not affected by the interlayer resin insulating layer, the type of the filling material (plating, conductive paste or composite thereof, etc.), and more. It becomes desirable.
The lower limit of the above range does not include 0. The reason is that when the Cu content is 0 wt%, deterioration is more likely than when Cu is contained.
[0068]
The melting point of the conductive bump is desirably in the range of 150 to 350C.
The reason is that if the temperature is lower than 150 ° C., the conductive bump itself is easily melted and diffused. If the temperature is higher than 350 ° C., the hardness of the conductive bump becomes too hard, and connection may not be performed. This is because, depending on the material of the interlayer resin insulating layer, the material may not be able to withstand the temperature at which it is melted.
[0069]
More preferably, the melting point of the conductive bump is in the range of 180 to 320 ° C. Within such a range, strong bonding can be obtained between the lands facing the bumps during hot pressing. Also, it is difficult to melt and diffuse even when mounting electronic components such as an IC chip or under a reliability test which is left in a high temperature environment.
[0070]
Further, the melting point of the conductive bump is most preferably in the range of 200 ° C to 300 ° C. This is because the connection stability is excellent irrespective of factors such as the material within the range. Also in that case, the temperature is higher than the melting point of the solder bump. Further, it is desirable that the melting point of the solder bump is higher than the melting point by 5 ° C. or more.
[0071]
The multilayer circuit board according to the present invention is formed by laminating a plurality of circuit boards each having a conductor circuit formed on one surface of an insulating base material in a predetermined direction, and is disposed inside of those circuit boards. A conductor circuit having a predetermined wiring pattern formed by etching a copper foil having one surface matted with respect to the surface of the circuit board on which the conductive bumps are provided, with the mat surface facing the copper foil. It is also possible to form it.
[0072]
The matte surface of the copper foil is preferably formed by a known etching process, an electroless plating process, an oxidation-reduction process, or the like, and particularly preferably by an etching process.
The etching process includes a CZ process, the electroless plating process includes an interplate process, and the oxidation-reduction process includes a blackening process.
[0073]
The adhesion between the matted metal foil and the insulating resin base material varies depending on the resin viscosity, the thickness of the copper foil, the heating press pressure, and the like. When the thickness of the metal foil is in the range of 1 to 36 μm, the surface roughness of the mat surface of the metal foil is in the range of 0.5 to 5 μm, and the heating press pressure is 1 to 36 μm. in the range of 10 MPa, the peel strength of the resulting is preferably in the range of 0.5~2.0Kgf / cm 2 (4.9 × 10 4 Pa~19.6 × 10 4 Pa).
[0074]
The matte surface of the copper foil is pressed not only on the surface of the one-sided circuit board on which the conductive bumps protrude, but also on the conductive bumps protruding from that surface. The bondability between the formed conductor circuit and the surface on the conductive bump side and between the conductor circuit and the conductive bump is improved.
[0075]
Generally, when a single-sided circuit board is laminated in multiple layers in the same direction, a heating step such as drying and annealing is repeated after immersion in a plating solution or a cleaning solution. Since the stress applied to the substrate is not buffered, the substrate itself warps, causing breakage of the conductor circuit, disconnection, poor connection at the via hole, peeling of the filled metal, etc., resulting in electrical connectivity and reliability. May cause a decrease in sex.
[0076]
However, as in the present invention, after a plurality of single-sided circuit boards and copper foil laminated in the same direction are integrated by a heat press, the copper foil is etched to form a conductor circuit, and the conductor circuit formation surface is formed. On the other hand, a plurality of other single-sided circuit boards may be stacked in a direction opposite to the above direction and integrated by a heating press.
[0077]
In this case, the matte surface of the copper foil is pressed against the surface on the conductive bump side of the single-sided circuit board located on the inner side, and the conductor circuit formed by etching the copper foil is laminated thereon. It can be formed in a desired wiring pattern having at least a conductive pad to be joined to a conductive bump of another single-sided circuit board.
[0078]
Therefore, the peel strength and the pull strength of the conductive circuit with respect to the surface of the conductive bump side of the substrate are sufficiently ensured, and the displacement of the conductive pad with respect to the via hole due to the heating press can be prevented. It can be carried out.
[0079]
In this case, since it is necessary to perform the heating press twice, an accurate scale factor is required, but high peel strength and pull strength can be obtained.
[0080]
At least one kind of protective film selected from tin, zinc, nickel and phosphorus or a protective film made of a noble metal such as gold or platinum may be formed on the matte surface of the copper foil forming the conductive circuit.
[0081]
The thickness of such a protective film is preferably in the range of 0.01 to 3 μm. The reason is that if it is less than 0.01 μm, fine irregularities on the mat surface cannot be completely covered. If it exceeds 3 μm, the protective film is filled in the formed concave portion of the mat surface, and the matting effect is offset. This is because it may be. A particularly preferred film thickness is in the range of 0.03 to 1 μm.
Among the above protective films, the protective film made of tin can be most advantageously applied because it can be formed as a thin film layer deposited by electroless displacement plating and has excellent adhesion to the mat surface.
[0082]
An electroless plating bath for forming such a tin-containing plating film uses a tin borofluoride-thiourea solution or a tin chloride-thiourea solution, and the plating treatment condition is about 5 ° C. at room temperature around 20 ° C. It is desirable that the heating time be about 1 minute at a high temperature of about 50 ° C. to 60 ° C.
[0083]
According to such an electroless plating treatment, a copper-tin substitution reaction based on the formation of a metal complex of thiourea occurs on the surface of the copper pattern, and a tin thin film layer is formed. Since it is a copper-tin substitution reaction, the mat surface can be covered without destroying the uneven shape.
[0084]
The noble metal that can be used in place of a metal such as tin is preferably gold or platinum. This is because these noble metals are less susceptible to acid or oxidizing agent, which is a roughening treatment liquid, than silver and the like, and can easily cover the mat surface. However, precious metals are often used only for high value-added products due to high costs. Such a gold or platinum coating can be formed by sputtering, electrolytic or electroless plating.
[0085]
By providing such a coating layer, the wettability of the mat surface becomes uniform, not only the bonding property with the conductive bump formed corresponding to the via hole is improved, but also the core material constituting the resin insulating layer Since the bonding property with the resin impregnated into the substrate can also be improved, the electrical connectivity and connection reliability are greatly improved.
[0086]
The multilayered circuit board formed by the laminating and heating press can be provided with a solder resist layer covering the surface of the outermost circuit board, that is, the circuit board located at the uppermost layer or the lowermost layer.
The solder resist layer is mainly formed of a thermosetting resin or a photosensitive resin, and has an opening at a position corresponding to a via hole position on a circuit board.
[0087]
In the multilayer printed wiring board according to the present invention, external connection terminals such as solder bumps, solder balls, and T-shaped conductive pins are provided on the conductor pads exposed from the openings of the solder resist layer.
[0088]
For example, among the outermost circuit boards, the uppermost circuit board on the side on which a semiconductor element such as an LSI is mounted is formed with solder bumps by printing conductive paste on conductive pads, Then, it is fixed by reflow processing.
[0089]
As described above, such a solder bump has a relatively lower melting point than the high melting point solder forming the conductive bump, for example, Sn / Ag, Sn / Pb, Sn / Zn, Sn / Cu, Sn. / Bi, an alloy such as Sn / Bi / Zn, and more desirably a solder having a melting point lower than the conductive bump by 5 ° C. or more.
[0090]
Among the outermost circuit boards, the other circuit boards in the lowermost layer on the side connected to the motherboard are located immediately above the via holes, for example, metal such as 42 alloy or phosphor bronze. T-shaped conductive pins formed of a material, or metal materials such as gold, silver, and solder (for example, Sn / Ag, Sn / Cu, Sn / Ag / Cu, Sn / Pb, Sn / Zn, etc.) An external connection terminal such as a conductive ball formed from a material can be provided.
[0091]
These T-shaped conductive pins are connected by a conductive adhesive made of solder or brazing material. The conductive balls are connected by a conductive adhesive by printing (such as screen printing) or a ball mounting method.
These conductive adhesives are connected to the conductive pads as external connection terminals by Sn / Sb solder, Sn / Ag solder, Sn / Ag / Cu solder or the like.
[0092]
The melting point T3 of the conductive adhesive is preferably formed of a metal higher than the melting point T1 of the conductive bump or the melting point T2 of the solder bump, and more preferably 5 ° C. or more.
[0093]
Hereinafter, an example of a method for manufacturing a multilayer circuit board according to the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
(1) In manufacturing the multilayered circuit board according to the present invention, a single-sided circuit board as a basic unit constituting the multilayered circuit board uses a material in which a
[0094]
The insulating
[0095]
The thickness of the insulating
[0096]
Further, the thickness of the
[0097]
As the insulating
[0098]
(2) Next, a transparent
As the
[0099]
(3) Next, carbon dioxide laser irradiation is performed from above the
This laser processing is performed by a pulse oscillation type carbon dioxide laser processing apparatus. The processing conditions are as follows: pulse energy is 0.5 to 100 mJ, pulse width is 1 to 100 μs, pulse interval is 0.5 ms or more, and the number of shots is 3 to It is desirably within the range of 50.
[0100]
It is desirable that the diameter of the via forming
The
[0101]
(4) Desmearing is performed to remove resin residues remaining on the side and bottom surfaces of the
This desmear treatment is desirably performed by dry treatment such as oxygen plasma discharge treatment, corona discharge treatment, ultraviolet laser treatment, or excimer laser treatment.
[0102]
(5) Next, after attaching a
[0103]
After the electrolytic copper plating treatment, the
[0104]
(6) After performing the electrolytic copper plating treatment of the above (5), an electrolytic solder plating treatment (a solder containing Cu such as Sn / Cu) using the copper plating 18 as a plating lead is performed to form an electrolytic solder plating. The protruding conductor, that is, the
[0105]
(7) Next, a resin adhesive is applied to the surface of the insulating
Such a resin adhesive is applied to, for example, the entire surface including the
[0106]
The
As a method of applying the uncured resin which is an organic adhesive, a curtain coater, a spin coater, a roll coater, a spray coat, a screen print, or the like can be used. The formation of the adhesive layer can also be performed by laminating an adhesive sheet.
[0107]
The single-sided circuit board A manufactured according to the steps (1) to (7) has a copper foil as a conductor layer on one surface of the insulating
[0108]
Next, another single-sided circuit board B to be laminated below the single-sided circuit board A is manufactured.
(8) First, after performing the same treatment as the above steps (1) to (6) (see FIGS. 2A to 2D), the surface of the insulating
[0109]
In this processing step, first, a photosensitive dry film resist is attached to the surface of the
[0110]
As this etching solution, at least one aqueous solution selected from aqueous solutions of sulfuric acid hydrogen peroxide, persulfate, cupric chloride and ferric chloride is desirable.
[0111]
As a pretreatment for etching the
[0112]
The land as a part of the conductor circuit has substantially the same inner diameter as the via hole diameter, but preferably has an outer diameter in the range of 50 to 250 μm.
[0113]
(9) A tin thin film layer (not shown) is formed on the surface of the
An electroless plating bath for forming such a tin-containing plating film uses a tin borofluoride-thiourea solution or a tin chloride-thiourea solution, and the plating treatment condition is about 5 ° C. at room temperature around 20 ° C. It is desirable that the heating time be about 1 minute at a high temperature of about 50 ° C. to 60 ° C.
According to such an electroless plating treatment, a copper-tin substitution reaction based on the formation of a metal complex of thiourea occurs on the surface of the copper pattern, and a tin thin film layer having a thickness of 0.01 to 1 μm is formed.
[0114]
The surface of the
In addition, it is desirable to cover with a protective film made of at least one kind selected from zinc, nickel and phosphorus or a protective film made of a noble metal such as gold or platinum, instead of the tin layer.
[0115]
The roughening treatment is for improving the adhesion to the adhesive layer and preventing peeling (delamination) when forming a multilayer.
Examples of the roughening treatment method include soft etching treatment, blackening (oxidation) -reduction treatment, formation of a copper-nickel-phosphorus needle-like alloy plating (manufactured by Ebara Uzilite; trade name: Interplate), and Mec Corporation. There is a surface roughening by an etching solution called "Mech etch bond".
[0116]
The roughened layer is preferably formed by using an etchant. For example, the roughened layer is formed by etching the surface of a conductive circuit from a mixed aqueous solution of a cupric complex and an organic acid using an etchant. be able to. Such an etchant can dissolve the copper conductor circuit pattern under oxygen-existing conditions such as spraying and bubbling, and the reaction is presumed to proceed as follows.
[0117]
In the formula, A represents a complexing agent (acting as a chelating agent), and n represents a coordination number.
[0118]
As shown in the above formula, the generated cuprous complex dissolves under the action of an acid and combines with oxygen to form a cupric complex, which again contributes to copper oxidation. The cupric complex used in the present invention is preferably a cupric complex of azoles. The etching solution comprising the organic acid-cupric complex can be prepared by dissolving a cupric complex of an azole and an organic acid (halogen ion as required) in water.
Such an etchant is formed, for example, from an aqueous solution obtained by mixing 10 parts by weight of an imidazole copper (II) complex, 7 parts by weight of glycolic acid, and 5 parts by weight of potassium chloride.
[0119]
(10) Next, after the protective film is peeled off from the surface of the insulating
Such a resin adhesive is applied to, for example, the entire surface including the
[0120]
The
As a method of applying the uncured resin which is an organic adhesive, a curtain coater, a spin coater, a roll coater, a spray coat, a screen print, or the like can be used. The formation of the adhesive layer can also be performed by laminating an adhesive sheet.
[0121]
The single-sided circuit board B manufactured according to the steps (8) to (10) has a conductive circuit on one surface of the insulating
[0122]
(11) The surface on the conductive bump side of the single-sided circuit board A is directed downward, and a plurality of single-sided circuit boards, for example, two of B1 and B2, are laminated in the same direction with respect to that surface, A
[0123]
In this case, instead of the
[0124]
This heat press is more preferably performed under reduced pressure to cure the uncured
At this time, the
[0125]
(12) Further, the
[0126]
In this etching step, first, a photosensitive dry film resist is attached to the surface of the
[0127]
(13) Next, the two single-sided conductor circuits B3 and B4 are integrated in the step (11) with respect to the surface on the
[0128]
(14) Next, solder resist
[0129]
(15) The solder bumps 44, the
[0130]
The thickness of the nickel layer is desirably 1 to 7 μm, and the thickness of the gold layer is desirably 0.01 to 0.06 μm. The reason for this is that if the nickel layer is too thick, the resistance value will increase, and if it is too thin, it will easily peel off. On the other hand, if the gold layer is too thick, the cost increases, and if it is too thin, the adhesion effect with the solder body is reduced.
[0131]
(16) A solder body is supplied on the
[0132]
As a method for supplying the solder body, a solder transfer method, a printing method, a ball mounting method, or the like can be used.
Here, in the solder transfer method, a solder foil is bonded to a prepreg, and the solder foil is etched leaving only a portion corresponding to an opening to form a solder pattern to form a solder carrier film. This is a method of applying a flux to a solder resist opening of a substrate, laminating the film so that a solder pattern is in contact with a pad, and heating and transferring the film.
[0133]
On the other hand, the printing method is a method in which a print mask (metal mask) having an opening at a position corresponding to a pad is placed on a substrate, and a solder paste is printed and heat treatment is performed. As the solder for forming such a solder bump, Sn / Ag, Sn / Pb, Sn / Zn, Sn / Sb solder, or the like can be used, and the melting point thereof is determined by the conductive property for connecting the laminated circuit boards. Desirably, it is lower than the melting point of the bump.
[0134]
Examples of the conductive adhesive for bonding the
[0135]
According to the embodiment according to the above steps (1) to (16), the multilayer circuit board 60 according to the present invention includes a single-sided circuit board A and two single-sided circuit boards B1 and B2 stacked in the same direction. The single-sided circuit boards B2 are heated and pressed in a state where the
[0136]
{Circle around (1)} Three single-sided circuit boards B1 to B3 formed of the same material are sequentially laminated in the same direction, and a mat is formed on the surface of the outermost single-sided circuit board B3 on the conductive bump side. With the copper foils 30 having surfaces facing each other, the single-sided circuit boards are bonded to each other by a vacuum heating press, and the copper foils 30 are pressure-bonded to the single-sided circuit board B3 to form a multilayer. After such multilayering, an etching process is performed with the
After that, the layers are formed by vacuum heating and pressing with the surfaces of the single-sided circuit boards B4 and B5 facing the conductive bumps facing the surface of the single-sided circuit board B3 on the side of the
[0137]
{Circle around (2)} As shown in FIG. 6 (a), instead of the
[0138]
In the above-described embodiment, five single-sided circuit boards or four single-sided circuit boards and one double-sided circuit board are laminated and integrated to form a multilayer of five layers. However, multilayering is possible if necessary.
[0139]
【Example】
(Example 1-1)
(1) First, a single-sided circuit board constituting a multilayer circuit board is manufactured. This circuit board uses, as a starting material, a single-sided copper-clad laminate obtained by laminating a copper foil with a prepreg obtained by impregnating an epoxy resin into a glass cloth to form a B stage and heating and pressing.
[0140]
The thickness of the insulating
[0141]
(2) Next, carbon dioxide laser irradiation is performed from above the
[0142]
In this example, a high peak short pulse oscillation type carbon dioxide laser processing machine made by Mitsubishi Electric was used to form an opening for forming a via hole, and a PET film having a thickness of 20 μm as a whole was laminated on the resin surface. A glass film epoxy resin substrate having a substrate thickness of 75 μm was irradiated with a laser beam from the PET film side by a mask image method, and an opening for forming a 150 μmφ via hole was formed at a speed of 100 holes / sec.
[0143]
(3) A
[0144]
[Electrolytic copper plating aqueous solution]
Sulfuric acid: 180 ± 5 g / l
Copper sulfate: 78 ± 2 g / l
Additive (manufactured by Atotech Japan, trade name: Capalaside GL): 1 ml / l
[Electroplating conditions]
Current density: 2 ± 0.1 A / dm 2
Time: 30 ± 2 minutes Temperature: 25 ± 1 ° C
[0145]
(4) Further, an electrolytic solder plating process is performed under the following conditions to form a solder plating layer on the
[Electrolytic solder plating solution]
Stannous sulfate (SnSO 4 ): 50 ± 3 g / l
Sulfuric acid: 9 ± 1 ml / l
Cu concentrate: 10 ± 5 ml / l
Stabilizer: 1 g / l
Additive: 15 ± 5 ml / l
(Electrolytic solder plating conditions)
Temperature: 20 ± 1 ° C
Current density: 0.40 ± 0.10 A / dm 2
[0146]
As the Cu concentrated liquid, one that forms a complex with Cu 2+ can be used. In this case, for example, copper sulfate (CuSO 4 ), copper (II) chloride (CuCl 2 ), and the like correspond thereto. As the stabilizer, for example, a stabilizer such as a tin stabilizer (for example, Topfried SCS Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) or a reaction stabilizer can be used. As an additive, a liquid additive (for example, Topfried SCS manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) that improves the gloss of a metal film and that suppresses liquid decomposition can be used.
The solder plating solution was adjusted so that the metal composition ratio of the plating layer was Sn / Cu = 99.3 / 0.7, and the Sn—Cu forming the
[0147]
(5) Next, after the
The single-sided circuit board A manufactured according to the above (1) to (5) is a circuit board to be disposed on the uppermost layer in the case of multilayering.
[0148]
(6) After performing the same processing as the above steps (1) to (4) (see FIGS. 2A to 2D), the
[0149]
(7) Next, on the surface of the
[0150]
(8) After the
[0151]
The single-sided circuit board B manufactured according to the above-described steps (6) to (8) is a multilayered board in combination with the single-sided circuit board A. In this example, three boards were manufactured.
[0152]
(9) In addition to the three single-sided circuit boards B, a single-sided circuit board B to which the
[0153]
(10) Single-sided circuit board A manufactured according to the above (1) to (5), one single-sided circuit board B1 manufactured according to the above (6) to (8), and manufactured according to the above (9) After sequentially laminating the single-sided circuit board B2 in the same direction and at a predetermined position, the surface on the solder bump side of the outermost single-sided circuit board B2 is matted on one side, and its surface roughness is increased. Is 3 μm, a
[0154]
(11) Thereafter, the copper foils 12 and 30 on the single-sided circuit board A located on the uppermost layer and the single-sided circuit board B2 located on the lowermost layer of the multilayered board are subjected to appropriate etching treatment to conduct the
[0155]
(12) The conductive bumps of the single-sided circuit boards B3 to B4 with respect to the surface on the side of the
[0156]
(13) Before forming the solder resist
[0157]
(14) On the other hand, 46.67 parts by weight of a photosensitizing oligomer (molecular weight 4000) in which 60% by weight of a cresol nopolak-type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku) dissolved in DMDG was acrylated with 50% of epoxy groups. 14.121 parts by weight of an 80% by weight bisphenol A type epoxy resin (manufactured by Yuka Shell, Epicoat 1001) dissolved in methyl ethyl ketone, 1.6 parts by weight of an imidazole curing agent (2E4MZ-CN, manufactured by Shikoku Chemicals), photosensitive 1.5 parts by weight of a polyvalent acrylic monomer (R604, manufactured by Nippon Kayaku), 30 parts by weight of a polyvalent acrylic monomer (DPE6A, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), and a leveling agent made of an acrylic acid ester polymer (Kyoeisha, 0.36 parts by weight of polyflow No. 75) were mixed, and Penzo as a photoinitiator was added to the mixture. 20 parts by weight of phenone (manufactured by Kanto Kagaku), 0.2 parts by weight of EAB (manufactured by Hodogaya Chemical) as a photosensitizer, and 10 parts by weight of DMDG (diethylene glycol dimethyl ether) were added. A solder resist composition adjusted to 4 ± 0.3 Pa · S was obtained.
The viscosity was measured using a B-type viscometer (Tokyo Keiki, DVL-B type) at 60 rpm with a rotor No. In the case of 4, 6 rpm, the rotor No. According to 3. A commercially available solder resist may be used.
[0158]
(15) The solder resist composition obtained in the above (14) was applied to a thickness of 25 μm on the surfaces of the uppermost and lowermost circuit boards of the multilayer substrate obtained in the above (12).
Next, after performing a drying process at 70 ° C. for 20 minutes and at 100 ° C. for 30 minutes, a 5 mm-thick soda-lime glass substrate on which a circular pattern (mask pattern) of the solder resist opening is drawn by a chromium layer, The side on which the chromium layer was formed was brought into close contact with the solder resist layer, exposed to ultraviolet light of 1000 mJ / cm 2 , and subjected to DMTG development. Furthermore, a solder resist having
[0159]
(16) Next, the substrate on which the solder resist
[0160]
Further, the substrate was immersed in an electroless gold plating solution consisting of gold cyanide 2 g / 1, ammonium chloride 75 g / 1, sodium citrate 50 g / 1, and sodium hypophosphite 10 g / 1 at 93 ° C. By dipping for 2 seconds, a gold plating layer having a thickness of 0.03 μm was formed on the nickel plating layer, and a
In some cases, a single layer of a noble metal layer such as tin or gold, silver, or platinum may be formed.
[0161]
(17) Then, a solder paste made of Sn / Pb solder having a melting point T2 of about 183 ° C. is printed on the solder pad exposed from the
[0162]
(Example 1-2)
Almost the same as Example 1-1, except that in the step (4), the composition ratio of Sn / Cu is 99.5 / 0.5 instead of forming the conductive bumps by electrolytic plating. It was formed by a printing method using a mask using a suitable solder paste.
[0163]
(Example 1-3)
Almost the same as Example 1-1, except that in the step (4), the composition ratio of Sn / Cu is 93.0 / 7.0 instead of forming the conductive bump by electrolytic plating. It was formed by a printing method using a mask using a suitable solder paste.
[0164]
(Example 1-4)
Almost the same as Example 1-1, except that in the step (4), the composition ratio of Sn / Cu is 95.0 / 5.0 instead of forming the conductive bump by electrolytic plating. It was formed by a printing method using a mask using a suitable solder paste.
[0165]
(Example 1-5)
It is almost the same as Example 1-1, except that in the step (4), the composition ratio of Sn / Cu is 99.9 / 0.1 instead of forming the conductive bump by electrolytic plating. It was formed by a printing method using a mask using a suitable solder paste.
[0166]
(Example 1-6)
This is almost the same as Example 1-1, except that in the step (4), the composition ratio of Sn / Cu is 99.93 / 0.07 instead of forming a conductive bump by electrolytic plating. A conductive bump was formed by a printing method using a mask using a solder paste.
[0167]
(Example 1-7)
Almost the same as in Example 1-1, except that in step (4), a mask was used instead of electrolytic plating, using a solder paste having a Sn / Cu composition ratio of 92.8 / 7.2. The conductive bumps were formed by a printing method using a.
[0168]
(Example 1-8)
Almost the same as in Example 1-1, except that in step (4), a mask was used instead of electrolytic plating, using a solder paste having a Sn / Cu composition ratio of 89.0 / 11.0. The conductive bumps were formed by a printing method using a.
[0169]
(Reference Example 1)
Almost the same as Example 1-1, except that in step (4), instead of electrolytic plating, a solder paste having a Sn / Zn composition ratio of 91.0 / 9.0 (melting point: 199 ° C.) Was used to form conductive bumps by a printing method using a mask.
[0170]
(Reference Example 2)
Almost the same as Example 1-1, except that in step (4), instead of electrolytic plating, a solder paste having a composition ratio of Sn / Zn of 99.5 / 0.5 (melting point: 188 ° C.) Was used to form conductive bumps by a printing method using a mask.
[0171]
(Reference Example 3)
Although substantially the same as Example 1-1, in the step (4), the electroconductive solder plating was performed under the following conditions by changing the electrolytic solder plating solution and the plating conditions to form a conductive bump. did.
[Electrolytic solder plating solution]
Sn concentrated solution: 120 ± 10 ml / l
Ag concentrate: 9 ± 1 ml / l
Stabilizer: 12.5 ± 0.5 ml / l
Additive: 300 ± 10 ml / l
(Electrolytic solder plating conditions)
Temperature: 20 ± 1 ° C
Current density: 0.40 ± 0.10 A / dm 2
As the Sn concentrated solution, a solution that forms a complex with Sn 2+ can be used. In this case, for example, Ag 2+ and a complex thereof are formed in a concentrated solution of tin sulfate (SnSO 4 ), tin chloride (SnCl 2 ), K 2 Sn (OH) 6 , tin borofluoride Sn (BF 4 ) 2 , and Ag. Can be used. In this case, for example, silver sulfate (AgSO 4 ), silver (II) chloride (AgCl 2 ), and the like correspond thereto. Further, as the stabilizer, for example, a stabilizer (for example, TC-RB2 manufactured by Dipsol Co., Ltd.), a reaction stabilizer or the like that stabilizes the reaction can be used. As the additive, a liquid additive (for example, TC-C Dipsol Co., Ltd.) that improves the gloss of the metal film, one that suppresses liquid decomposition, and the like can be used.
The solder plating solution is adjusted so that the metal composition ratio of the plating layer becomes Sn / Ag = 96.5 / 3.5, and Sn-Ag forming the
[0172]
(Reference Example 4)
Almost the same as Example 1-1, except that in step (4), instead of electrolytic plating, a solder paste having a composition ratio of Sn / Sb of 95.0 / 5.0 (melting point 240 ° C.) Was used to form conductive bumps by a printing method using a mask.
[0173]
(Comparative Example 1)
Although substantially the same as Example 1-1, in the step (4), the electroconductive solder plating was performed under the following conditions by changing the electrolytic solder plating solution and the plating conditions to form a conductive bump. did.
[Electrolytic solder plating solution]
Sn (BF 4 ) 2 : 65 ± 5 ml / l
Pb (BF 4 ) 2 : 20 ± 2 ml / l
HBF 4 : 200 ± 10 ml / l
Additive: 20 g / l
Stabilizer: 40 ml / l
(Electrolytic solder plating conditions)
Temperature: 20 ° C
Current density: 0.38 ± 0.10 A / dm 2
The solder plating solution was adjusted such that the metal composition ratio of the plating layer was Sn / Pb = 65/35, and the melting point T1 of the Sn—Pb solder forming the
[0174]
(Comparative Example 2)
Almost the same as Example 1-1, except that in step (4), instead of electrolytic plating, a solder paste having a Sn / Bi composition ratio of 42.0 / 58.0 (melting point: 138 ° C.) Was used to form conductive bumps by a printing method using a mask.
[0175]
Each of the multilayered circuit boards manufactured according to Example 1 (Examples 1-1 to 1-7), Reference Example 1 (Reference Examples 1-1 to 1-4), and Comparative Examples 1 and 2 has a 5-piece structure. Each was manufactured and subjected to a high-temperature storage test (evaluated every 150 hours, 500 hours, 1000 hours, and 2000 hours) as a reliability test, and then a conduction test was performed.
At that time, when a short circuit did not occur in all of the five pieces, it is indicated by ○, when a short circuit occurred in one or two pieces, and when a short circuit occurred in three or more pieces, it was indicated by X. Was.
Table 1 shows the results of these continuity tests.
[0176]
[Table 1]
[0177]
As can be seen from the results of the continuity test, solder containing Cu was used as a material for the conductive bumps, such as Zn or Ag such as Sn / Zn, Sn / Ag, and Sn / Sb shown in Reference Examples 1 to 4, and Ag. Like the solder containing Pb and Pb, it is superior in reliability to the solder containing Pb and Bi such as Sn / Pb and Sn / Bi shown in Comparative Examples 1 and 2.
[0178]
For example, when the Cu content ratio is set to 0.1 to 7 wt%, when a high-temperature storage test is performed in a 150 ° C. environment for up to 2000 hours, a high temperature test at 150 ° C. and 1000 hours is performed. In the standing test, it was confirmed that no short circuit occurred, that is, no melting of the conductive bumps occurred.
[0179]
When the content ratio of Cu is limited to 0.5 to 5 wt%, no short circuit is observed at all even when a high-temperature storage test is performed in an environment of 150 ° C. for a maximum of 2000 hours. Therefore, in such a range, even if the Cu content slightly varies, it falls within the range of 0.1 to 7 wt%, and this range is the most desirable range.
[0180]
As can be seen from the results of the reliability test, the first conductive bumps for electrically connecting the circuit boards constituting the multilayer wiring board are formed of Cu-containing solder, and the melting point T1 of the multilayer wiring board is determined. The Cu content ratio is set within a predetermined range so as to be higher than the melting point T2 of the second conductive bump for disposing an electronic component such as an IC chip on the outermost layer of the substrate (T1> T2). Thus, even when a high-temperature storage test is performed for a maximum of 2000 hours in an environment of 150 ° C., occurrence of a short circuit can be completely prevented.
[0181]
Furthermore, it can be seen from the above test results that the melting point T1 of the first conductive bump can be maintained at 220 ° C. or higher, and the melting point T1 is equal to the melting point T2 of the second conductive bump (Sn / Pb). = 183 ° C), it was confirmed that the reliability did not decrease when the temperature was 5 ° C or more.
[0182]
【The invention's effect】
As described above, according to the multilayer circuit board of the present invention, the diffusion due to the re-melting of the conductive bumps that electrically connect the respective circuit boards during the lamination can be effectively suppressed. A short circuit between them and a displacement between circuit boards can be prevented.
[0183]
Therefore, it is possible to improve the electrical connectivity and adhesion strength between the circuit boards to be laminated, and to securely mount the electronic components such as the IC chips on the outermost circuit board via the solder bumps. External connection terminals such as solder balls and T-pins can also be securely mounted.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1E are views showing a part of a manufacturing process of a single-sided circuit board A constituting a multilayered circuit board according to the present invention.
FIGS. 2A to 2F are views illustrating a part of a manufacturing process of a single-sided circuit board B constituting a multilayer circuit board according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing a part of the manufacturing process of the multilayer circuit board according to the present invention, and shows a laminated state of three single-sided circuit boards and copper foil.
FIG. 4 is a view showing a part of the manufacturing process of the multilayered circuit board according to the present invention, in which a laminated body of three integrated single-sided circuit boards and copper foil is combined with another two single-sided circuit boards; This shows a state where the substrates are stacked.
FIG. 5 is a view showing a multilayer circuit board according to the present invention.
FIGS. 6A to 6C are diagrams illustrating a part of a manufacturing process of a double-sided circuit board constituting the multilayered circuit board according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a laminated state of a single-sided circuit board and a double-sided circuit board which constitute a multilayer circuit board according to the present invention.
8 is a diagram showing a multilayer circuit board in which a single-sided circuit board and a double-sided circuit board in the stacked state shown in FIG. 6 are stacked and integrated.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記導電性バンプは、Cuを含有する半田から形成されていることを特徴とする多層プリント配線板。A circuit in which a non-through hole is provided in an insulating substrate having a conductor layer on one or both sides, a conductor is filled in the non-through hole, a via hole is formed, and a conductive bump is formed on the via hole. In a multilayer printed wiring board comprising two or more layers of boards, and connection between each circuit board made by the conductive bumps, and solder bumps formed on a conductor layer of the outermost circuit board,
The multilayer printed wiring board, wherein the conductive bump is formed from a solder containing Cu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003124825A JP2004335505A (en) | 2003-04-30 | 2003-04-30 | Multilayered printed wiring board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003124825A JP2004335505A (en) | 2003-04-30 | 2003-04-30 | Multilayered printed wiring board |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004335505A true JP2004335505A (en) | 2004-11-25 |
Family
ID=33502258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003124825A Pending JP2004335505A (en) | 2003-04-30 | 2003-04-30 | Multilayered printed wiring board |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004335505A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006257358A (en) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Somar Corp | Method for processing adherend and pressure-sensitive adhesive sheet used therefor |
| WO2011016394A1 (en) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | ナミックス株式会社 | Multilayered wiring board and method for manufacturing multilayered wiring board |
| KR20180051253A (en) * | 2016-11-08 | 2018-05-16 | 삼성전기주식회사 | Printed circuit board and method for manufacturing the same |
| KR20180072395A (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 삼성전기주식회사 | Printed circuit board and package |
| CN113382564A (en) * | 2016-06-09 | 2021-09-10 | 株式会社村田制作所 | Method for manufacturing multilayer substrate |
| KR20220026597A (en) * | 2019-07-03 | 2022-03-04 | 란다 랩스 (2012) 리미티드 | Method and apparatus for mounting and cooling circuit components |
-
2003
- 2003-04-30 JP JP2003124825A patent/JP2004335505A/en active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006257358A (en) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Somar Corp | Method for processing adherend and pressure-sensitive adhesive sheet used therefor |
| WO2011016394A1 (en) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | ナミックス株式会社 | Multilayered wiring board and method for manufacturing multilayered wiring board |
| CN113382564A (en) * | 2016-06-09 | 2021-09-10 | 株式会社村田制作所 | Method for manufacturing multilayer substrate |
| KR20180051253A (en) * | 2016-11-08 | 2018-05-16 | 삼성전기주식회사 | Printed circuit board and method for manufacturing the same |
| JP2018078291A (en) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. | Printed circuit board and manufacturing method of the same |
| JP7163549B2 (en) | 2016-11-08 | 2022-11-01 | サムソン エレクトロ-メカニックス カンパニーリミテッド. | Printed circuit board and printed circuit board manufacturing method |
| KR102597172B1 (en) * | 2016-11-08 | 2023-11-02 | 삼성전기주식회사 | Printed circuit board and method for manufacturing the same |
| KR20180072395A (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 삼성전기주식회사 | Printed circuit board and package |
| KR102691326B1 (en) * | 2016-12-21 | 2024-08-05 | 삼성전기주식회사 | Printed circuit board and package |
| KR20220026597A (en) * | 2019-07-03 | 2022-03-04 | 란다 랩스 (2012) 리미티드 | Method and apparatus for mounting and cooling circuit components |
| KR102796385B1 (en) | 2019-07-03 | 2025-04-15 | 란다 랩스 (2012) 리미티드 | Method and device for mounting and cooling circuit components |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7894203B2 (en) | Multilayer printed wiring board | |
| US8661665B2 (en) | Method for manufacturing multilayer printed wiring board | |
| TWI392426B (en) | A multilayer printed wiring board, and a multilayer printed wiring board | |
| JP4997105B2 (en) | Printed wiring board and manufacturing method thereof | |
| WO2003067656A1 (en) | Semiconductor chip mounting board, its manufacturing method, and semiconductor module | |
| WO2007043714A1 (en) | Multilayer printed wiring board and method for manufacturing same | |
| JP4592891B2 (en) | Multilayer circuit board and semiconductor device | |
| JP4824202B2 (en) | Solder paste, multilayer printed wiring board and semiconductor chip having solder bumps formed using the solder paste | |
| JP4475875B2 (en) | Printed wiring board | |
| JP4022405B2 (en) | Circuit board for mounting semiconductor chips | |
| JP4493923B2 (en) | Printed wiring board | |
| JP2003234432A (en) | Semiconductor chip mounting circuit board and multilayered circuit board | |
| JP4592889B2 (en) | Multilayer circuit board | |
| JP4376891B2 (en) | Semiconductor module | |
| JP4230680B2 (en) | Multilayer circuit board | |
| JP2004335505A (en) | Multilayered printed wiring board | |
| JP2001217356A (en) | Multilayer circuit board and semiconductor device | |
| JP4592929B2 (en) | Multilayer circuit board | |
| JP4017451B2 (en) | Multi-layer circuit board and manufacturing method thereof | |
| JP4037697B2 (en) | Multi-layer circuit board and manufacturing method thereof | |
| JP2004311705A (en) | Multilayer printed circuit board | |
| JP4376890B2 (en) | Circuit board for mounting semiconductor chips | |
| JP4592890B2 (en) | Multilayer circuit board | |
| JP4017450B2 (en) | Multi-layer circuit board and manufacturing method thereof | |
| JP2003234431A (en) | Semiconductor chip mounting circuit board, its manufacturing method and multilayered circuit board |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060307 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080530 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080610 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081028 |