JP2004207370A

JP2004207370A - プリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP2004207370A
Application number: JP2002372507A
Authority: JP
Inventors: Tetsushi Hosoda; 哲史細田
Original assignee: Nippon CMK Corp; CMK Corp
Current assignee: Nippon CMK Corp; CMK Corp
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】ソルダーレジストと樹脂との密着力に優れた、表面に粗化層を有するソルダーレジストを備えたプリント配線板の提供。
【解決手段】半硬化のソルダーレジストに、粗化パターン転写体を介した平面プレスにより粗化層を形成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板の製造方法、特に、表面に粗化層を有するソルダーレジストを備えたプリント配線板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ソルダーレジストの表面に粗化層を形成することによって、樹脂との密着性を向上させるようにしたプリント配線板の例として、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）やＣＳＰ（チップサイズパッケージ、或いはチップスケールパッケージ）等に使用される半導体パッケージ用のプリント配線板があり、このようなプリント配線板は、図３に示したような工程により製造されていた。
【０００３】
まず、図３（ａ）に示したように絶縁基板１の表裏にサブトラクティブ法やアディティブ法等によって配線パターン２を形成するとともに、当該表裏の配線パターン２間を電気的に接続するスルーホール３を形成する。次に、スクリーン印刷、ロールコーター、スプレーコーター等によって、液状ソルダーレジスト６ａを、絶縁基板１の表面に塗布するとともにスルーホール３内に充填し、次いで、熱風循環乾燥炉等で当該液状ソルダーレジスト６ａを仮乾燥する（図３（ｂ）参照）。次に、露光・現像処理等を行うことによって、少なくとも半導体素子搭載面側Ａのボンディングパッド４、実装基板への実装面側Ｂにおける外部接続パッド５を露出させたソルダーレジスト６を形成し、次いで、これを本硬化した後、ボンディングパッド４等に金めっき処理を施すことによって、図３（ｃ）に示したプリント配線板７を得るというものである。
【０００４】
しかし、上記した製造方法では、図３（ｂ）に示したように、ソルダーレジスト６ａが、配線パターン２の有無に対応して凹凸に形成されるため、図３（ｃ）に示したように、露光・現像後のソルダーレジスト６が、精度良く形成できず、また、当該凹凸がひどい場合には、半導体素子が正常に搭載できなくなる等の不具合があった。
【０００５】
そこで、このような不具合を回避する手段として、液状ソルダーレジスト６ａを仮乾燥した後、平面プレスを行うか、或いは、当該液状ソルダーレジスト６ａの代わりにドライフィルム状ソルダーレジストをラミネートして、平面プレスするという方法が考えられたが、今度は、ソルダーレジスト６の表面が平滑になり過ぎて、次のような問題がでてきた。
【０００６】
即ち、プリント配線板７は、図４に示したように、半導体素子８を搭載した後、当該半導体素子８を封止樹脂９で封止し、次いで、外部接続パッド５に半田ボール１０を形成することによって、半導体パッケージ１１になるのであるが、当該ソルダーレジスト６の表面が平滑すぎて、当該封止樹脂９、及び半導体素子８を搭載する際の接着剤８ａとの間で密着力が低くなるというものであった。また、当該半導体パッケージ１１を実装基板１２の実装パッド１３に実装する際には、当該半導体パッケージ１１と実装基板１２との熱膨張係数差による半田ボールへの応力を緩和するために、当該半導体パッケージ１１と実装基板１２の間にアンダーフィル１４を封入するのであるが、ここでも上記と同様、ソルダーレジスト６とアンダーフィル１４との密着力が低くなるというものであった。その結果、熱サイクル試験等を行った際に、それぞれのソルダーレジスト６との界面で、クラックや剥離が発生してしまうというものであった。
【０００７】
このような不具合を回避する半導体パッケージとして、従来図５に示す如き構成の半導体パッケージが既に報告されている（例えば特許文献１参照）。即ち、図５は当該半導体パッケージ１１の要部概略断面図を示したもので、図４に示したプリント配線板７の実装面側Ｂにおけるソルダーレジスト６の表面をバフ研磨等で粗化し、粗化層１５により当該ソルダーレジスト６とアンダーフィル１４との接着面積を上げて、両者の密着性を向上させるというものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２６１９８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ソルダーレジストの粗化方法として、バフ研磨等の追加工程が必要となるため、プリント配線板の製造工程が煩雑になるというものであった。
【００１０】
本発明は、上記不具合を解消すべくなされたもので、その目的とするところは、プリント配線板に形成されるソルダーレジストと、半導体素子を封止する封止樹脂等との密着性を向上させる手段として、ソルダーレジストの表面を、バフ研磨等で粗化するといった工程を追加する必要がなく、容易に当該ソルダーレジスト表面に粗化層を形成することができるプリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１に係る本発明は、表面に粗化層を有するソルダーレジストを備えたプリント配線板の製造方法において、半硬化のソルダーレジストに、粗化パターン転写体を介した平面プレスにより粗化層を形成することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に係る本発明は、請求項１における粗化パターン転写体が、その表裏に粗化パターンを有していることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に係る本発明は、ドライフィルム状のソルダーレジストを真空積層した後、粗化パターン転写体を介して平面プレスを行うことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のプリント配線板の製造方法を図１を用いて説明する。尚、従来例と同じ部位に関しては同じ符号を付した。
【００１５】
まず、図１（ａ）に示したように、少なくとも表裏に配線パターン２が形成され、当該表裏の配線パターン２間を接続するスルーホール３を備えた絶縁基板１を、サブトラクティブ法やアディティブ法により形成する。
【００１６】
次いで、当該スルーホール３を含んだ配線パターン２の表面を粗化処理して、１μm程度の粗化層（図示せず）を形成した後、当該絶縁基板１の表裏にカバーフィルム１８で保護されたドライフィルム状ソルダーレジスト６ｂを仮圧着する。
【００１７】
当該ドライフィルム状ソルダーレジスト６ｂの代わりに液状ソルダーレジスト６ａを塗布して半硬化するようにしても良いが、生産効率を考慮した場合、ドライフィルム状ソルダーレジスト６ｂを用いるのが好ましい。
【００１８】
次に、真空加圧式ラミネーターを用いて、真空度０．５〜５．０hPa、減圧時間２０〜１２０sec、熱圧着圧１．０１３×１０⁵〜６．０×１０⁵Pa、熱圧着時間５〜９０sec、ラミネート温度６０〜１００℃（好ましくは、７０〜９０℃）の条件にて、当該ドライフィルム状ソルダーレジスト６ｂを絶縁基板１に積層するとともにスルーホール３内、及び配線パターン２間に充填する（図１（ｂ）参照）。
【００１９】
上記条件とする理由として、ラミネート温度が６０℃以下では、配線パターン２の間隙とスルーホール３内にボイドが発生し、１００℃以上では、ドライフィルム状ソルダーレジスト６ｂの硬化反応が促進され、現像性が阻害されるからである。また、圧着時間及び圧着圧においても同様の理由で、それ以下だと配線パターン間隙等にボイドが発生し、それ以上だとドライフィルム状ソルダーレジスト６ｂの硬化反応が促進され、現像性が阻害されるからである。また、真空時間においては、２０sec以下だとボイドの発生を誘発し、１２０sec以上だとしわ不良になり易いからである。
【００２０】
次に、平面プレス機にドライフィルム状ソルダーレジスト６ｂがラミネートされた絶縁基板１と、当該絶縁基板１の上下に粗化パターン転写体１６（粗化形状Ｒｚ＝３〜４０μm）を粗化パターン形成面が当該ドライフィルム状ソルダーレジスト６ｂに接するように配置し、次いで、プレス板１７（プレス温度７０〜１００℃、プレス面圧５〜３０kg／cm²、プレス時間２０〜１２０secの条件）でプレス加工することによって、当該ドライフィルム状ソルダーレジスト６ｂ表面を平滑にするとともに、当該ドライフィルム状ソルダーレジスト６ｂ表面に粗化層１５を形成する（図１（ｃ）参照）。
【００２１】
上記条件とする理由として、プレス温度が７０℃以下だとドライフィルム状ソルダーレジスト６ｂの平滑性が悪く、１００℃以上だとドライフィルム状ソルダーレジスト６ｂの硬化反応が促進され、現像性が阻害されるためであり、また、プレス時間が２０sec以下だとドライフィルム状ソルダーレジスト６ｂの流動時間が短く、十分な平滑性、及び粗化形状を転写させることができず、１２０sec以上だと流動時間が長いため、配線パターン２上におけるソルダーレジストの膜厚が確保できなくなり、耐熱性、絶縁性を低下させるおそれがあるためである。
【００２２】
粗化パターン転写体１６としては、図２に示したように、真空ラミネーターから平面プレス機まで、絶縁基板１を上下に挾持して搬送する、通常使用されている搬送用フィルムを利用するのが好ましい。即ち、当該搬送用フィルムの少なくともソルダーレジスト６ｂと接する面側に粗化パターンを備えていれば、バフ研磨等の粗化層形成工程を追加することなく、通常のドライフィルム状ソルダーレジスト形成工程にて、容易に粗化層１５を形成することができるからである。
【００２３】
また、当該粗化パターン転写体１６（搬送用フィルム）の厚さとしては、１０〜１００μm程度で、上記のように搬送用フィルムとして利用する場合、搬送に支障をきたさなければ特に限定されず、更に材質においても耐熱性のものであれば特に限定されないが、ナイロン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、弗素化オレフィンのいずれかとするのが好ましい。
【００２４】
また、当該粗化パターン転写体１６（搬送用フィルム）の粗化処理方法としては特に限定されないが、練り込みフィラー、或いはサンドブラストによるマット処理が、プレス時におけるマイクロボイドの発生を防止する上で好ましい。
【００２５】
また、当該粗化パターン転写体１６には、シリコン離型処理、弗素離型処理、静電防止処理、コロナ処理等を施すのが、プレス後の離型性を向上させる上で好ましい。
【００２６】
また、当該粗化パターン転写体１６の粗化パターンは、片面形成、両面形成のいずれにおいても可能であるが、プレス時の空気溜り防止の観点から両面形成のものが好ましい。
【００２７】
次に、ドライフィルム状ソルダーレジスト６ｂに露光・現像処理等を行ってソルダーレジスト６を形成し、次いで、当該ソルダーレジスト６の本硬化処理を行った後、当該ソルダーレジスト６から露出したボンディングパッド４や外部接続パッド５等にNi-Auめっき（図示せず）を施すことによって、図１（ｄ）に示したプリント配線板７を得る。
【００２８】
本発明において最も注目すべき点は、ソルダーレジストの粗化方法として、当該ソルダーレジスト（液状或いはフィルム状）上に粗化パターン転写体を介してプレス加工する点にある。これにより、バフ研磨等の粗化処理工程を追加する必要がなく容易にソルダーレジスト表面に粗化層を形成することができる。
【００２９】
また、用いるソルダーレジストとして、ドライフィルム状ソルダーレジストを用い、これを真空ラミネーターで積層するようにすれば、配線パターン間及びスルーホール（特にφ１００μm以下のもの）にボイドを発生させることなく、容易にソルダーレジストを充填することができる。従って、当該真空積層の後に上記粗化パターン転写体を使用した粗化処理を行えば、スルーホール等にボイドがなく充填され、且つ、表面に粗化層を有するソルダーレジストを備えたプリント配線板を容易に得ることができる。
【００３０】
また、層間接続方法の例としてスルーホールを用いて説明したが、片側が配線パターンで塞がれているブラインドバイアホールの場合においても、上記と同じ加工を行うことによって、同様の効果を得ることができる。
【００３１】
本発明を説明するに当たって、半導体パッケージ用のプリント配線板を例にして説明したが、本発明はこの限りでなく、ソルダーレジストと樹脂との密着力を確保する必要のあるその他のプリント配線板においても適用することができる。例えば、今回の説明図では図示しなかったが、実装基板に形成されるソルダーレジストに本発明を適用すれば、アンダーフィルとの密着力を確保することができる。
【００３２】
試験例１
本発明によって形成される粗化層の効果を確認するために、以下に示した４種類のサンプルを作成した。
【００３３】
＜サンプル１＞
ソルダーレジストとして、ドライフィルム状ソルダーレジスト（太陽インキ（株）製ＰＦＲ−８００ＡＵＳ４０２）を用い、粗化パターン転写体として、ユニチカ（株）製ポリエステルフィルムエンブレットＰＴＨ−３８（厚さ３８μm、両面粗化形状、Ｒｚ＝３μm）を用いて、表面が平滑で、且つ、表面粗さＲｚが１．０μmの粗化層を有するソルダーレジストを備えたサンプル基板を作成した。
＜サンプル２＞
ソルダーレジストとして、ドライフィルム状ソルダーレジスト（太陽インキ（株）製ＰＦＲ−８００ＡＵＳ４０２）を用い、粗化パターン転写体として、ユニチカ（株）製ポリエステルフィルムエンブレットＳＭ−３８（厚さ３８μm、片面粗化形状、Ｒｚ＝４〜６μm）を用いて、表面が平滑で、且つ、表面粗さＲｚが１．８μmの粗化層を有するソルダーレジストを備えたサンプル基板を作成した。
＜サンプル３＞
ソルダーレジストとして、液状ソルダーレジスト（太陽インキ（株）製ＰＳＲ４０００ＡＵＳ３０３）を用い、粗化パターン転写体として、ユニチカ（株）製ポリエステルフィルムエンブレットＰＴＨ−３８（厚さ３８μm、両面粗化形状、Ｒｚ＝３μm）を用いて、表面が平滑で、且つ、表面粗さＲｚが１．０μmの粗化層を有するソルダーレジストを備えたサンプル基板を作成した。
＜サンプル４＞
ソルダーレジストとして、ドライフィルム状ソルダーレジスト（太陽インキ（株）製ＰＦＲ８００ＡＵＳ４０２）を用い、粗化パターン転写体を介さずに、当該ソルダーレジストに平面プレス加工を行うことによって、当該ソルダーレジストの表面が平滑で、且つ、表面粗さＲｚが０．０２μmのサンプル基板を作成した。
【００３４】
上記４種類のサンプル基板に封止樹脂を塗布・乾燥させた後、引き剥がし強度試験を行った（ソルダーレジスト形成面に、２cm角の封止樹脂を形成し、両者の界面でのプル強度を測定した）。その結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
上記測定結果から、粗化パターン転写体をプレス時に挟むことで、ソルダーレジスト表面に適度な粗化層が得られ、これにより、当該ソルダーレジストと封止樹脂との密着性を向上できることが確認できた。
【００３７】
試験例２
上記各サンプルの部品面に半導体素子をワイヤーボンディング接続した後、封止樹脂で当該半導体素子を封止し、次いで、半田ポール接続によって半導体パッケージをマザーボードに実装した。この状態で、温度サイクル試験（−２０℃（３０min）〜１２５℃（３０min）、１０００サイクル）を実施し、ソルダーレジストと封止樹脂間に発生するクラックや剥離等の不良発生率の確認を行った。その結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】

【００３９】
上記表２の結果から、本発明によるソルダーレジスト粗化形成によって、信頼性の高い半導体パッケージが得られることを確認することができた。
【００４０】
本試験例において、ソルダーレジストと封止樹脂との密着性について確認したが、その他、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）やＡＣＰ（異方性導電ペースト）等との密着力においても向上することが期待できる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、ソルダーレジストと樹脂との密着力に優れた、表面に粗化層を有するソルダーレジストを備えたプリント配線板を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法による半導体パッケージ基板の製造例を示す概略断面工程説明図。
【図２】搬送用フィルムを粗化パターン転写体として利用した粗化装置の概略構成説明図。
【図３】従来方法による半導体パッケージ基板の製造例を示す概略断面工程説明図。
【図４】ソルダーレジスト表面を平滑にした、従来の半導体パッケージの実装状態を示す概略断面説明図。
【図５】バフ研磨等によりソルダーレジスト表面を粗化した、従来の半導体パッケージの実装状態を示す要部概略断面図。
【符号の説明】
１：絶縁基板
２：配線パターン
３：スルーホール
４：ボンディングパッド
５：外部接続パッド
６：ソルダーレジスト
６ａ：液状ソルダーレジスト
６ｂ：ドライフィルム状ソルダーレジスト
７：プリント配線板
８：半導体素子
８ａ：接着剤
９：封止樹脂
１０：半田ポール
１１：半導体パッケージ
１２：実装基板
１３：実装パッド
１４：アンダーフィル
１５：粗化層
１６：粗化パターン転写体
１７：プレス板
１８：カバーフィルム

Claims

半硬化のソルダーレジストに、粗化パターン転写体を介した平面プレスにより粗化層を形成することを特徴とする、表面に粗化層を有するソルダーレジストを備えたプリント配線板の製造方法。
当該粗化パターン転写体は、表裏に粗化パターンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板の製造方法。
ドライフィルム状のソルダーレジストを真空積層した後、粗化パターン転写体を介して平面プレスを行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント配線板の製造方法。