JP2000307227A

JP2000307227A - 半田印刷用マスク及びプリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP2000307227A
Application number: JP11113361A
Authority: JP
Inventors: Kazuhito Yamada; 和仁山田; Yoichiro Kawamura; 洋一郎川村
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2000-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】半田バンプの形状、高さを均一にし、半田ペ
ーストのニジミによる短絡を起こさない接続性、信頼性
に優れるプリント配線板の製造方法及び該製造方法に用
いる半田印刷用マスクを提案する。【解決手段】半田印刷用マスク２０に窪みを有するバ
イアホール上に半田バンプを形成するための通孔２２Ａ
と、平滑な導体回路上に半田バンプを形成するための通
孔２２Ｂとを設け、通孔２２Ａの径を通孔２２Ｂよりも
大きくする。これにより、バイアホール上に形成される
半田バンプ７６Ｕと導体回路上に形成される半田バンプ
７６Ｕとの形状、高さを均一にすることができる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】ＩＣチップなどの電子部品の
パッドとの接続用の半田バンプを備えるプリント配線板
の製造方法、及び、半田バンプとなる半田ペーストを充
填するための半田印刷形成用マスクに関するのもであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビルドアップ多層プリント配線板
は、例えば、特開平９−１３００５０号に開示される方
法にて製造されている。すなわち、ビルドアップ多層プ
リント配線板の導体回路の表面に、無電解めっきやエッ
チングにより粗化層を形成させる。そして、ロールーコ
ーターや印刷によって層間絶縁樹脂を塗布してから、露
光、現像して、層間導通のためのバイアホール開口部を
形成し、ＵＶ硬化、本硬化を経て層間樹脂絶縁層を形成
する。さらに、その層間絶縁層に酸や酸化剤などにより
粗化処理を施して粗化面を形成し、該粗化面にパラジウ
ムなどの触媒を付け、薄い無電解めっき膜を形成する。
そのめっき膜上にドライフィルムにてパターンを形成
し、電解めっきで厚付けしたのち、アルカリでドライフ
ィルムを剥離除去し、エッチングして導体回路を作り出
す。これを繰り返すことにより、ビルドアップ多層プリ
ント配線板が得られる。

【０００３】また、プリント配線板の最外層には、導体
回路を保護するために、ソルダーレジスト層を施す。半
田バンプを形成する際には、導体回路との接続のために
ソルダーレジスト層の一部を開口させ、当該導体回路を
露出させた上に半田ペーストを印刷して、リフローを行
うことで半田バンプを形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】プリント配線板上に半
田ペーストを印刷する方法として、特開平８−９７５４
５号に従来技術の方法が開示されている。その従来技術
によると、プリント配線板の上のランドに半田印刷を行
う際に用いられるメタルマスクに、当該ランドの外形よ
りも小さな内径の半田印刷用の通孔を設ける。それによ
り、半田印刷時においてメタルマスクの通孔とランドと
の間に多少の位置ずれがあっても、半田ペーストは全て
ランド上に印刷され、ランド外にははみ出さないので、
半田ペーストによって短絡を起こさないというものであ
る。

【０００５】しかしながら、マスクの通孔の径を小さく
するとマスクと基板との密着が悪くなり易い。即ち、マ
スクの通孔径が開口径よりも小さいため、印刷した半田
ペーストがマスクの裏側に回り込み（裏回り）して、次
のプリント配線板に印刷する際に該裏回りした半田ペー
ストにより、マスクとプリント配線板との間に隙間がで
き印刷した半田ペーストにニジミが発生し、半田バンプ
の高さバラツキや半田バンプの短絡を引き起こした。一
方、通孔の径を小さくしたことにより、ソルダーレジス
ト層から露出した回路がバイアホール上に半田バンプを
形成する場合は、充填不足により半田バンプの高さが不
足してＩＣチップと接合できないことがあった。

【０００６】逆に、開口に対してメタルマスクの通孔の
径を大きくする技術として、特開平１０−３３５８００
号が開示されている。この技術においては、半田バンプ
を形成する際の半田ペーストの印刷に用いるマスクの通
孔は、ソルダーレジスト層の半田パッドの開口より大き
な径のものを用いる。それにより、半田ペーストの回り
込みがなくなり、印刷マスクの開口部の周縁部はプリン
ト配線板上に隙間なく密着される。このため、連続印刷
しても、半田ペーストのニジミがなく、半田バンプ高さ
のバラツキが少なくなり、実装の接続性、信頼性に優れ
るプリント配線板を得ることができる。

【０００７】しかしながら、マスクの通孔径をソルダー
レジスト層よりも小さく、あるいは、大きくする技術で
は、ソルダーレジスト層の開口部から露出した回路の構
造によって、形成される半田バンプの形状、高さが異な
った。つまり、窪みの有るバイアホール上（以下バイア
ホール上という意味からバイアオンと表記する）で形成
される半田バンプとバイアホール以外の平坦な回路（以
下バイアホール以外という意味からバイアオフと表記す
る）で形成される半田バンプとで、半田ペーストの充填
量が異なる。バイアオンに形成される半田バンプは、バ
イアホール内にも半田ペーストを充填しなければならな
いため、そのペースト量が適正でないと、バイアオフと
比べて、半田バンプの径が小さく、高さも低くなること
がある。形状が均一でないと、ＩＣチップなどの電子部
品のバンプに半田バンプが収まらないことがあり、実装
後にＩＣチップの傾きが生じて断線が発生し易くなる。
また、高さが均一でないと、高さの低い半田バンプ（バ
イアオン）において、ＩＣチップなどの電子部品のバン
プと電気的接続が取れないことがあった。

【０００８】本発明の目的は、半田バンプの形状、高さ
を均一にし、接続性、信頼性に優れるプリント配線板の
製造方法及び該製造方法に用いる半田印刷用マスクを提
案することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者らが鋭意研究した
結果、半田印刷用マスクの通孔の開口面積をバイアオン
とバイアオフとで変えて配設したものを用いて半田印刷
を行うことにより、形成される半田バンプの形状、高さ
を均一にすることができることが分かった。

【００１０】マスクに形成される通孔の開口面積は、ソ
ルダーレジスト層に形成される半田パッドの開口面積の
１〜２倍で形成されるのがよい。特に１．１〜１．６倍
の範囲で形成するのが望ましい。その理由としては、半
田ペーストの未充填が起こりにくく、形成される半田バ
ンプの形成が球状になり、均一の大きさになり易いから
である。また、マスクの開口面積が半田パッドの開口面
積の１倍未満である場合は、充填した半田ペーストがマ
スクの裏周りしてしまうことがある。そのまま連続印刷
すると裏回りした半田ペーストがニジミの原因となり、
半田バンプ間の短絡を引き起こすことがある。逆にマス
クの開口面積が半田パッドの開口面積の２倍を越えたと
きは、リフロー時に半田ペーストが流れやすく、半田パ
ッドでの短絡が発生する。特にソルダーレジスト層の開
口部の周縁部を覆って半田バンプを形成する場合に前述
の短絡が起きやすい。

【００１１】特に、すべての半田パッドの開口面積が同
一あるいは近接している場合には、バイアオンのマスク
の通孔径は、バイアオフのマスクの通孔径より大きくす
るのがよい。具体的には、バイアオンのマスクの通孔
（開口部）面積は、バイアオフの通孔面積に対して１〜
２倍の比率の範囲がよい。特に、１．１〜１．６倍で形
成するのが望ましい。それにより、バイアホール内の半
田ペーストへの充填量が増えるために、印刷後のバイア
ホールへの未充填、充填不足による半田バンプの形成に
不具合がなくなり、半田バンプの高さを均一にできるか
らである。上記倍率は、ソルダーレジストの厚みが５〜
７０μｍの範囲であるときに特に好適である。

【００１２】また、半田印刷用マスクにおける通孔は、
プリント配線板側のソルダーレジスト層に向かってスト
レートであるか、あるいは、徐々に拡径するテーパが形
成されてもよい。テーパは、プリント配線板に対する印
刷用マスクの開口部のソルダーレジスト側における半径
と半田ペーストを充填する側の開口部の半径との差が０
〜２５μｍであるのがよい。特に５〜１５μｍのテーパ
幅が望ましい。このようなテーパを設けることにより、
半田ペーストのマスクの抜けが向上されるので、半田パ
ッドへの充填が改善される。それにより、形成される半
田バンプの形状、大きさを均一に保持できる。特に、バ
イアホールへの充填性を向上させ、バイアホール底部部
分の充填不足による隙間をなくし、プリント配線板の性
能、品質を向上させることができる。

【００１３】発明に用いられるマスクの材質としては、
例えばニッケル合金、ニッケル−コバルト合金等のメタ
ルマスク、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等のプラスチ
ックマスク等がある。しかし、マスクの材質は特に限定
はなく、プリント配線板の製造用印刷マスク、その他の
印刷マスクで用いられている材質すべてを用いることが
できる。マスクの通孔の形成方法としては、エッチン
グ、アディテイブ加工、レーザ加工等が上げられるが、
特にアディテイブ加工が好適である。

【００１４】マスクの厚みは、２０〜７０μｍである方
が望ましい。特に、３５〜５０μｍの厚みであるものが
よい。その理由としては、半田ペーストの開口部の抜け
性やバイアホール内への充填での問題が起きにくいから
である。そのために、半田ペーストの変更、粘度におけ
る開口径などのマスクの設計変更がし易くなる。マスク
厚みが２０μｍ未満であると、形成されるバンプの高さ
が均一になりにくく、望ましい幅のテーパを形成するの
が難しくなる。更に、マスク自身が破損し易くなり、作
業効率が低下する。一方、逆にマスクの厚みが７０μｍ
を越えると、半田ペーストの抜け性が低下してしまい、
開口部内にペーストが残留してしまうので、半田バンプ
の形状、高さに均一でなくなることがある。このため、
高密度、ファイン化になるにつれて、半田バンプを形成
できなくなる。

【００１５】本発明の半田バンプ形成に用いられる半田
ペーストについては、一般にプリント配線板の製造で使
用されているもを全て用いることができる。半田ペース
トとして使用されるもの例を挙げると、Ｓｎ：Ｐｂ＝６
３：３７、Ｓｎ：Ｐｂ：Ａｇ＝６２：３６：２、Ｓｎ：
Ａｇ＝９６．５：３．５等がある。特にＳｎ：Ｐｂが
９：１〜４：６の範囲のものを用いるのがよい。半田粒
子径５〜４０μｍの範囲のものを用い、特に５〜２０μ
ｍの範囲のものを用いると抜け性が良い。塗布時の半田
ペーストを、２３℃のおいて、粘度１００〜４００Ｐ
ａ．ｓで使用するのがよい。その理由としては、半田ペ
ーストの１００Ｐａ．ｓより低い場合は、半田バンプの
形状を保持できず、４００Ｐａ．ｓより高い場合は、半
田ペーストをソルダーレジスト層上の開口部内へ効率よ
く充填できないからである。

【００１６】本発明の好適な態様においては、プリント
配線板の表層に施した導体回路に粗化層を形成する。形
成される粗化層は、エッチング処理、研磨処理、酸化処
理、酸化還元処理により形成された銅の粗化面又もしく
はめっき被膜により形成された粗化面であることが望ま
しい。

【００１７】次いで、前記導体回路上にソルダ−レジス
ト層を形成する。本願発明におけるソルダーレジスト層
の厚さは、５〜４０μｍがよい。薄すぎるとソルダーダ
ムとして機能せず、厚すぎると開口しにくくなる上、半
田体と接触し半田体に生じるクラックの原因となるから
である。ソルダーレジスト層としては、種々の樹脂を使
用でき、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂のアクリレート、ノボラ
ック型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂のアク
リレートをアミン系硬化剤やイミダゾール硬化剤などで
硬化させた樹脂を使用できる。特に、ソルダーレジスト
層に開口を設けて半田バンプを形成する場合には、「ノ
ボラック型エポキシ樹脂もしくはノボラック型エポキシ
樹脂のアクリレート」からなり、「イミダゾール硬化
剤」を硬化剤として含むものが好ましい。

【００１８】このような構成のソルダーレジスト層は、
鉛のマイグレーション（鉛イオンがソルダーレジスト層
内を拡散する現象）が少ないという利点を持つ。しか
も、このソルダーレジスト層は、ノボラック型エポキシ
樹脂のアクリレートをイミダゾール硬化剤で硬化した樹
脂層であり、耐熱性、耐アルカリ性に優れ、はんだが溶
融する温度（200℃前後）でも劣化しないし、ニッケル
めっきや金めっきのような強塩基性のめっき液で分解す
ることもない。

【００１９】しかしながら、このようなソルダーレジス
ト層は、剛直骨格を持つ樹脂で構成されるので剥離が生
じやすい。導体回路に形成する粗化層は、このような剥
離を防止するために有効である。

【００２０】ここで、上記ノボラック型エポキシ樹脂の
アクリレートとしては、フェノールノボラックやクレゾ
ールノボラックのグリシジルエーテルを、アクリル酸や
メタクリル酸などと反応させたエポキシ樹脂などを用い
ることができる。上記イミダゾール硬化剤は、25℃で液
状であることが望ましい。液状であれば均一混合できる
からである。このような液状イミダゾール硬化剤として
は、1-ベンジル−2-メチルイミダゾール（品名：1B2MZ
）、1-シアノエチル−2-エチル−4-メチルイミダゾー
ル（品名：2E4MZ-CN）、4-メチル−2-エチルイミダゾー
ル（品名：2E4MZ ）を用いることができる。

【００２１】このイミダゾール硬化剤の添加量は、上記
ソルダーレジスト組成物の総固形分に対して１〜10重量
％とすることが望ましい。この理由は、添加量がこの範
囲内にあれば均一混合がしやすいからである。上記ソル
ダーレジストの硬化前組成物は、溶媒としてグリコール
エーテル系の溶剤を使用することが望ましい。このよう
な組成物を用いたソルダーレジスト層は、遊離酸素が発
生せず、銅パッド表面を酸化させない。また、人体に対
する有害性も少ない。

【００２２】このようなグリコールエーテル系溶媒とし
ては、下記構造式のもの、特に望ましくは、ジエチレン
グリコールジメチルエーテル（ＤＭＤＧ）およびトリエ
チレングリコールジメチルエーテル（ＤＭＴＧ）から選
ばれるいずれか少なくとも１種を用いる。これらの溶剤
は、30〜50℃程度の加温により反応開始剤であるベンゾ
フェノンやミヒラーケトンを完全に溶解させることがで
きるからである。 CH_３Ｏ-(CH_２CH_２Ｏ) _ｎ−CH_３（ｎ＝１〜５）このグリコールエーテル系の溶媒は、ソルダーレジスト
組成物の全重量に対して10〜40wt％がよい。以上説明し
たようなソルダーレジスト組成物には、その他に、各種
消泡剤やレベリング剤、耐熱性や耐塩基性の改善と可撓
性付与のために熱硬化性樹脂、解像度改善のために感光
性モノマーなどを添加することができる。例えば、レベ
リング剤としてはアクリル酸エステルの重合体からなる
ものがよい。また、開始剤としては、チバガイギー製の
イルガキュアＩ９０７、光増感剤としては日本化薬製の
ＤＥＴＸ−Ｓがよい。さらに、ソルダーレジスト組成物
には、色素や顔料を添加してもよい。配線パターンを隠
蔽できるからである。この色素としてはフタロシアニン
グリーンを用いることが望ましい。

【００２３】添加成分としての上記熱硬化性樹脂として
は、ビスフェノール型エポキシ樹脂を用いることができ
る。このビスフェノール型エポキシ樹脂には、ビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦ型エポキシ
樹脂があり、耐塩基性を重視する場合には前者が、低粘
度化が要求される場合（塗布性を重視する場合）には後
者がよい。

【００２４】添加成分としての上記感光性モノマーとし
ては、多価アクリル系モノマーを用いることができる。
多価アクリル系モノマーは、解像度を向上させることが
できるからである。例えば、日本化薬製のＤＰＥ−６
Ａ、共栄社化学製のＲ−６０４のような構造の多価アク
リル系モノマーが望ましい。

【００２５】また、これらのソルダーレジスト組成物
は、２５℃で０．５〜１０Ｐａ・ｓ、より望ましくは１
〜１０Ｐａ・ｓがよい。ロールコータで塗布しやすい粘
度だからである。ソルダ−レジスト形成後、開口部を形
成する。その開口は、露光、現像処理により形成する。

【００２６】その後、ソルダ−レジスト層形成後に開口
部に無電解めっきにてニッケルめっき層を形成させる。
ニッケルめっき液の組成の例として硫酸ニッケル４．５
ｇ／ｌ、次亜リン酸ナトリウム２５ｇ／ｌ、クエン酸ナ
トリウム４０ｇ／ｌ、ホウ酸１２ｇ／ｌ、チオ尿素０．
１ｇ／ｌ（ＰＨ＝１１）がある。脱脂液により、ソルダ
−レジスト層開口部、表面を洗浄し、パラジウムなどの
触媒を開口部に露出した導体部分に付与し、活性化させ
た後、めっき液に浸漬し、ニッケルめっき層を形成させ
る。

【００２７】ニッケルめっき層の厚みは、０．５〜２０
μｍで、特に３〜１０μｍの厚みが望ましい。０．５μ
ｍ未満では、半田バンプとニッケルめっき層との接続を
取りにくい、２０μｍを超えると、開口部に形成した半
田バンプが収まりきれず、剥がれたりする。

【００２８】ニッケルめっき層形成後、金めっきにて金
めっき層を形成させる。厚みは、０．０３μｍである。
ニッケル、金などの２層の金属層を形成させたが、単
層、３層以上の金属層を形成させても、導体回路に直
接、半田バンプを形成してもよい。

【００２９】半田バンプの形成方法は、スキージを用い
てマスクの通孔へ半田ペーストを充填する。使用される
スキージの形状、硬度、材質などに特に限定はない。そ
の選択は、半田ペーストの組成、粘度、粒子径などのペ
ーストによるもの、ソルダーレジスト層の厚み、材質ま
たは、通孔の開口面積、通孔のピッチやマスクの材質、
硬度などのペースト以外の要因によって適時異なる。ま
た、圧入式又はローラー式等の密閉型スキージを用いて
も良い。

【００３０】バイアオンとバイアオフとで通孔の開口面
積の大きさが異なるマスクを用いて、ソルダーレジスト
層の上面から５〜７０μｍに半田バンプを形成する。特
に望ましい高さは１０〜４０μｍがよい。その範囲であ
れば半田バンプの形状、高さが均一になり易く、かつ、
バンプの形状の保持がしやすい。半田バンプの高さが５
μｍ未満である場合は、ＩＣチップなどの電子部品のバ
ンプと接合できず、逆に半田バンプの高さが７０μｍを
越える場合は、半田のリフローの際に半田が流れて隣の
半田バンプ同士がくっつき、半田バンプ間の短絡を引き
起こしたりするからである。また、半田バンプはソルダ
ーレジスト層の開口部内に収まっても、開口部の周縁部
に沿って形成されてもよい。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照して
説明する。先ず、本発明の第１実施例に係るプリント配
線板の構成について、図７及び図８を参照して説明す
る。本実施例では、プリント配線板として多層プリント
配線板の製造方法及び当該製造方法に用いる半田印刷用
マスクについて説明する。図７は、該多層プリント配線
板１０の断面図を、図８は、図７に示す多層プリント配
線板１０にＩＣチップ９０を取り付けた状態を示してい
る。図７に示すように、多層プリント配線板１０では、
コア基板３０の表面及び裏面に導体回路３４、３４が形
成され、更に、該導体回路３４、３４の上にビルドアッ
プ配線層８０Ａ、８０Ｂが形成されている。該ビルトア
ップ層８０Ａ、８０Ｂは、バイアホール６０及び導体回
路５８の形成された層間樹脂絶縁層５０と、バイアホー
ル１６０及び導体回路１５８の形成された層間樹脂絶縁
層１５０とからなる。該バイアホール１６０及び導体回
路１５８の上層にはソルダーレジスト７０が形成されて
おり、該ソルダーレジスト７０の開口部７１を介して、
バイアホール１６０及び導体回路１５８に半田バンプ７
６Ｕ、７６Ｄが形成されている。

【００３２】図８中に示すように、多層プリント配線板
１０の上面側の半田バンプ７６Ｕは、ＩＣチップ９０の
ランド９２へ接続される。一方、下側の半田バンプ７６
Ｄは、図示しないドーターボードのランドへ接続され
る。ここで、多層プリント配線板１０とＩＣチップ９０
との間には、アンダーフィル８８が充填され樹脂封止さ
れている。

【００３３】次に、図９を参照して、ＩＣチップ接続側
の半田バンプ７６Ｕを形成するための半田印刷用マスク
について説明する。図９（Ａ）は、半田印刷用マスク
（メタルマスク）２０の平面図を示し、図９（Ｂ）は、
図９（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示している。半田印刷用マス
ク２０は、厚さ５０μｍのニッケル合金の薄膜からな
り、ソルダーレジスト層７０の開口７１に半田ペースト
を充填するための通孔２２Ａ、２２Ｂが形成されてい
る。ここで、通孔２２Ａは、図７に示す窪みの有るバイ
アホール１６０上に半田バンプ７６Ｕを形成するための
通孔（バイアオン通孔）であり、開口部の直径１７０μ
ｍ（開口面積０．０２３mm²）、底面（多層プリント配
線板と当接する側）の直径１８０μｍに形成され、幅５
μｍのテーパが付けられている。一方、通孔２２Ｂは、
図７に示す平滑な導体回路１５８上に上に半田バンプ７
６Ｕを形成するための通孔（バイアオフ通孔）であり、
開口部の直径１６５μｍ（開口面積０．０２１mm ²）、
底面（多層プリント配線板と当接する側）の直径１７５
μｍに形成され、幅５μｍのテーパが付けられている。

【００３４】該半田印刷用マスク２０は、厚さ５０μｍ
のニッケル合金の薄膜に、底面側からアディテブ加工、
又は、ＳＵＳ薄にレーザー加工を施すことにより、テー
パを設けた通孔２２Ａ、２２Ｂを形成する。

【００３５】図９（Ｃ）は、他の実施例の半田印刷用マ
スク３２０を示している。この半田印刷用マスク３２０
には、テーパのないバイアオン通孔３２２Ａ、バイアオ
フ通孔３２２Ｂが形成されている。ここで、バイアオン
通孔３２２Ａは直径１７０μｍに、バイアオフ通孔３２
２Ｂは直径１６０μｍに、レーザ加工により形成されて
いる。この場合はＳＵＳ合金の薄膜を用いた。

【００３６】引き続き、上記多層プリント配線板１０の
製造方法について説明する。ここでは、先ず、第１実施
例の多層プリント配線板の製造方法に用いるＡ．無電解
めっき用接着剤、Ｂ．層間樹脂絶縁剤、Ｃ．樹脂充填
剤、Ｄ．ソルダーレジストの原料組成物の組成について
説明する。

【００３７】Ａ．無電解めっき用接着剤調製用の原料組
成物（上層用接着剤）〔樹脂組成物〕クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
（日本化薬製、分子量2500）の25％アクリル化物を80wt
％の濃度でＤＭＤＧに溶解させた樹脂液を35重量部、感
光性モノマー（東亜合成製、アロニックスＭ315 ）3.15
重量部、消泡剤（サンノプコ製、Ｓ−65）0.5 重量部、
ＮＭＰ 3.6重量部を攪拌混合して得た。〔樹脂組成物〕ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）12
重量部、エポキシ樹脂粒子（三洋化成製、ポリマーポー
ル）の平均粒径 1.0μｍのものを 7.2重量部、平均粒径
0.5μｍのものを3.09重量部、を混合した後、さらにＮ
ＭＰ30重量部を添加し、ビーズミルで攪拌混合して得
た。〔硬化剤組成物〕イミダゾール硬化剤（四国化成製、
2E4MZ-CN）２重量部、光開始剤（チバガイギー製、イル
ガキュアＩ−907 ）２重量部、光増感剤（日本化薬
製、DETX-S）0.2 重量部、ＮＭＰ 1.5重量部を攪拌混合
して得た。

【００３８】Ｂ．層間樹脂絶縁剤調製用の原料組成物
（下層用接着剤）〔樹脂組成物〕クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
（日本化薬製、分子量2500）の25％アクリル化物を80wt
％の濃度でＤＭＤＧに溶解させた樹脂液を35重量部、感
光性モノマー（東亜合成製、アロニックスＭ315 ）４重
量部、消泡剤（サンノプコ製、Ｓ−65）0.5 重量部、Ｎ
ＭＰ 3.6重量部を攪拌混合して得た。〔樹脂組成物〕ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）12
重量部、エポキシ樹脂粒子（三洋化成製、ポリマーポー
ル）の平均粒径 0.5μｍのものを 14.49重量部、を混合
した後、さらにＮＭＰ30重量部を添加し、ビーズミルで
攪拌混合して得た。〔硬化剤組成物〕イミダゾール硬化剤（四国化成製、
2E4MZ-CN）２重量部、光開始剤（チバガイギー製、イル
ガキュアＩ−907 ）２重量部、光増感剤（日本化薬
製、DETX-S）0.2 重量部、ＮＭＰ1.5 重量部を攪拌混合
して得た。

【００３９】Ｃ．樹脂充填剤調製用の原料組成物〔樹脂組成物〕ビスフェノールＦ型エポキシモノマー
（油化シェル製、分子量310 、YL983U）100重量部、表
面にシランカップリング剤がコーティングされた平均粒
径 1.6μｍのSiＯ_２球状粒子（アドマテック製、CRS
1101−CE、ここで、最大粒子の大きさは後述する内層銅
パターンの厚み（15μｍ）以下とする） 170重量部、レ
ベリング剤（サンノプコ製、ペレノールＳ４）1.5 重量
部を攪拌混合することにより、その混合物の粘度を23±
１℃で45,000〜49,000cps に調整して得た。〔硬化剤組成物〕イミダゾール硬化剤（四国化成製、
2E4MZ-CN）6.5 重量部。

【００４０】Ｄ．ソルダーレジストの原料組成物ＤＭＤＧに溶解させた60重量％のクレゾールノボラック
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 4
6.67ｇ、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）15.0ｇ、イミダゾール硬化剤（四国化成製、
2E4MZ-CN）1.6 ｇ、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 ）３ｇ、同じく多価アク
リルモノマー（共栄社化学製、DPE6A ） 1.5ｇ、分散系
消泡剤（サンノプコ社製、Ｓ−65）0.71ｇを混合し、さ
らにこの混合物に対して光開始剤としてのベンゾフェノ
ン（関東化学製）を２ｇ、光増感剤としてのミヒラーケ
トン（関東化学製）を 0.2ｇ加えて、粘度を25℃で2.0P
a・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。

【００４１】プリント配線板の製造 (1) 厚さ１mmのガラスエポキシ樹脂またはＢＴ（ビスマ
レイミドトリアジン）樹脂からなる基板３０の両面に18
μｍの銅箔３２がラミネートされている銅張積層板３０
Ａを出発材料とした（図１の工程（Ａ））。まず、この
銅張積層板をドリル削孔し、無電解めっき処理を施し、
パターン状にエッチングすることにより、基板の両面に
内層銅パターン３４とスルーホール３６を形成した（工
程（Ｂ））。

【００４２】(2) 内層銅パターン３４およびスルーホー
ル３６を形成した基板３０を水洗いし、乾燥した後、酸
化浴（黒化浴）として、NaOH（10ｇ／ｌ），NaClＯ_２
（40ｇ／ｌ）， Na_３PO_４（６ｇ／ｌ）、還元浴とし
て、NaOH（10ｇ／ｌ），NaBH_４（６ｇ／ｌ）を用いた酸
化−還元処理により、内層銅パターン３４およびスルー
ホール３６の表面に粗化層３８を設けた（工程
（Ｃ））。

【００４３】(3) Ｃの樹脂充填剤調製用の原料組成物を
混合混練して樹脂充填剤を得た。

【００４４】(4) 前記(3) で得た樹脂充填剤を、調製後
24時間以内に導体回路間あるいはスルーホール３６内に
塗布、充填した。塗布方法として、スキ−ジを用いた印
刷法で行った。１回目の印刷塗布は、主にスルーホール
３６内を充填して、乾燥炉内の温度100 ℃，２０分間乾
燥させた。また、２回目の印刷塗布は、主に導体回路
（内層銅パターン）３４の形成で生じた凹部を充填し
て、導体回路３４と導体回路３４との間およびスルーホ
ール３６内を樹脂充填剤４０で充填させたあと、前述の
乾燥条件で乾燥させた（工程（Ｄ））。

【００４５】(5) 前記(4) の処理を終えた基板３０の片
面を、＃600 のベルト研磨紙（三共理化学製）を用いた
ベルトサンダー研磨により、内層銅パターン３４の表面
やスルーホール３６のランド３６ａ表面に樹脂充填剤が
残らないように研磨し、次いで、前記ベルトサンダー研
磨による傷を取り除くためのバフ研磨を行った。このよ
うな一連の研磨を基板の他方の面についても同様に行っ
た（図２の工程（Ｅ））。次いで、100 ℃で１時間、 1
50℃で１時間、の加熱処理を行って樹脂充填剤４０を硬
化した。

【００４６】このようにして、スルーホール３６等に充
填された樹脂充填剤４０の表層部および内層導体回路３
４上面の粗化層３８を除去して基板両面を平滑化し、樹
脂充填剤４０と内層導体回路３４の側面とが粗化層３８
を介して強固に密着し、またスルーホール３６の内壁面
と樹脂充填剤４０とが粗化層３８を介して強固に密着し
た配線基板を得た。即ち、この工程により、樹脂充填剤
４０の表面と内層銅パターン３４の表面が同一平面とな
る。

【００４７】(6) 導体回路３４を形成した基板３０にア
ルカリ脱脂してソフトエッチングして、次いで、塩化パ
ラジウムと有機酸からなる触媒溶液で処理して、Ｐｄ触
媒を付与し、この触媒を活性化した後、硫酸銅３．９×
１０^−２ｍｏｌ／ｌ、硫酸ニッケル３．８×１０^−３ｍ
ｏｌ／ｌ、クエン酸ナトリウム７．８×１０^−３ｍｏｌ
／ｌ、次亜りん酸ナトリウム２．３×１０^−１ｍｏｌ／
ｌ、界面活性剤（日信化学工業製、サーフィール４６
５）１．１×１０^−４ｍｏｌ／ｌ、ＰＨ＝９からなる無
電解めっき液に浸積し、浸漬１分後に、４秒当たり１回
に割合で縦、および、横振動させて、導体回路およびス
ルーホールのランドの表面にＣｕ−Ｎｉ−Ｐからなる針
状合金の被覆層及び粗化層４２を設けた（工程
（Ｆ））。さらに、ホウフっ化スズ０．１ｍｏｌ／ｌ、
チオ尿素１．０ｍｏｌ／ｌ、温度３５℃、ＰＨ＝１．２
の条件でＣｕ−Ｓｎ置換反応させ、粗化層の表面に厚さ
０．３μｍＳｎ層（図示せず）を設けた。

【００４８】(7) Ｂの層間樹脂絶縁剤調製用の原料組成
物を攪拌混合し、粘度1.5 Pa・ｓに調整して層間樹脂絶
縁剤（下層用）を得た。次いで、Ａの無電解めっき用接
着剤調製用の原料組成物を攪拌混合し、粘度７Pa・ｓに
調整して無電解めっき用接着剤溶液（上層用）を得た。

【００４９】(8) 前記(6) の基板３０の両面に、前記
(7) で得られた粘度 1.5Pa・ｓの層間樹脂絶縁剤（下層
用）４４を調製後24時間以内にロールコータで塗布し、
水平状態で20分間放置してから、60℃で30分の乾燥（プ
リベーク）を行い、次いで、前記(7) で得られた粘度７
Pa・ｓの感光性の接着剤溶液（上層用）４６を調製後24
時間以内に塗布し、水平状態で20分間放置してから、60
℃で30分の乾燥（プリベーク）を行い、厚さ35μｍの接
着剤層５０αを形成した（工程（Ｇ））。

【００５０】(9) 前記(8) で接着剤層を形成した基板３
０の両面に、85μｍφの黒円５１ａが印刷されたフォト
マスクフィルム５１を密着させ、超高圧水銀灯により 5
00mJ／cm^２で露光した（工程（Ｈ））。これをＤＭＴ
Ｇ溶液でスプレー現像し、さらに、当該基板を超高圧水
銀灯により3000mJ／cm^２で露光し、100 ℃で１時間、
120 ℃で１時間、その後 150℃で３時間の加熱処理（ポ
ストベーク）をすることにより、フォトマスクフィルム
に相当する寸法精度に優れた85μｍφの開口（バイアホ
ール形成用開口）４８を有する厚さ35μｍの層間樹脂絶
縁層（２層構造）５０を形成した（図３の工程
（Ｉ））。なお、バイアホールとなる開口４８には、ス
ズめっき層（図示せず）を部分的に露出させた。

【００５１】(10)開口４８が形成された基板３０を、ク
ロム酸に19分間浸漬し、層間樹脂絶縁層の表面に存在す
るエポキシ樹脂粒子を溶解除去することにより、当該層
間樹脂絶縁層５０の表面を粗化とし、その後、中和溶液
（シプレイ社製）に浸漬してから水洗いした（工程
（Ｊ））。さらに、粗面化処理（粗化深さ６μｍ）した
該基板の表面に、パラジウム触媒（アトテック製）を付
与することにより、層間樹脂絶縁層５０の表面およびバ
イアホール用開口４８の内壁面に触媒核を付けた。

【００５２】(11)以下に示す組成の無電解銅めっき水溶
液中に基板を浸漬して、粗面全体に厚さ0.6 〜1.2 μｍ
の無電解銅めっき膜５２を形成した（工程（Ｋ））。〔無電解めっき水溶液〕ＥＤＴＡ 0.08 mol ／ｌ硫酸銅 0.03 mol ／ｌＨＣＨＯ 0.05 mol ／ｌＮａＯＨ 0.05 mol ／ｌ α、α’−ビピリジル 80 mg／ｌＰＥＧ 0.10 ｇ／ｌ〔無電解めっき条件〕 65℃の液温度で20分

【００５３】(12)前記(11)で形成した無電解銅めっき膜
５２上に市販の感光性ドライフィルムを張り付け、マス
クを載置して、100 mJ／cm^２で露光、0.8 ％炭酸ナト
リウムで現像処理し、厚さ15μｍのめっきレジスト５４
を設けた（工程（Ｌ））。

【００５４】(13)ついで、レジスト非形成部分に以下の
条件で電解銅めっきを施し、厚さ15μｍの電解銅めっき
膜５６を形成した（図４の工程（Ｍ））。〔電解めっき水溶液〕硫酸 2.24 mol ／ｌ硫酸銅 0.26 mol ／ｌ添加剤（アトテックジャパン製、カパラシドＨＬ） 19.5 ml／ｌ〔電解めっき条件〕電流密度１Ａ／dm^２時間 65 分温度 22±2 ℃

【００５５】(14)めっきレジスト５４を５％KOH で剥離
除去した後、硫酸と過酸化水素混合液でエッチングし、
めっきレジスト下の無電解めっき膜５２を溶解除去し、
無電解めっき５２及び電解銅めっき膜５６からなる厚さ
１８μｍ（１０〜３０μｍ）の導体回路５８及びバイア
ホール６０を得た（工程（Ｎ））。

【００５６】更に、70℃で80ｇ／Ｌのクロム酸に３分間
浸漬して、導体回路５８間の無電解めっき用接着剤層５
０の表面を１μｍエッチング処理し、表面のパラジウム
触媒を除去した。

【００５７】(15)(6)と同様の処理を行い、導体回路５
８及びバイアホール６０の表面にCu-Ni-P からなる粗化
面６２を形成し、さらにその表面にSn置換を行った（工
程（Ｏ））。

【００５８】(16)(7)〜(14)の工程を繰り返すことによ
り、さらに上層の層間樹脂絶縁層１６０とバイアホール
１６０及び導体回路１５８を形成する。さらに、バイア
ホール１６０及び該導体回路１５８の表面に粗化層１６
２を形成し、多層プリント配線板を完成する（工程
（Ｐ））。なお、この上層の導体回路を形成する工程に
おいては、Ｓｎ置換は行わなかった。

【００５９】(17)そして、上述した多層プリント配線板
にはんだバンプを形成する。前記(16)で得られた基板３
０両面に、上記Ｄ．にて説明したソルダーレジスト組成
物７０αを20μｍの厚さで塗布した（図５の工程
（Ｑ））。次いで、70℃で20分間、70℃で30分間の乾燥
処理を行った後、円パターン（マスクパターン）が描画
された厚さ５mmのフォトマスクフィルム（図示せず）を
密着させて載置し、1000mJ／cm ^２の紫外線で露光し、
DMTG現像処理した。そしてさらに、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、はんだパッド部分（バイアホールとそのラ
ンド部分を含む）の開口７１（上面側（ＩＣチップ側）
開口径 130μｍ、下面側開口径600μｍ）を有するソル
ダーレジスト層（厚み20μｍ）７０を形成した（工程
（Ｒ））。

【００６０】(18)その後、塩化ニッケル2.3 ×10^−１ｍ
ｏｌ／ｌ、次亜リン酸ナトリウム2.8×10^−１ｍｏｌ／
ｌ、クエン酸ナトリウム1.6 ×10^−１ｍｏｌ／ｌ、から
なるｐＨ＝４．５の無電解ニッケルめっき液に、20分間
浸漬して、開口部７１に厚さ５μｍのニッケルめっき層
７２を形成した。さらに、その基板を、シアン化金カリ
ウム7.6 ×10^−３ｍｏｌ／ｌ、塩化アンモニウム1.9 ×
10^−１ｍｏｌ／ｌ、クエン酸ナトリウム1.2 ×10^−１ｍ
ｏｌ／ｌ、次亜リン酸ナトリウム1.7 ×10^−１ｍｏｌ／
ｌからなる無電解金めっき液に80℃の条件で７．５分間
浸漬して、ニッケルめっき層７２上に厚さ0.03μｍの金
めっき層７４を形成した（工程（Ｓ））。

【００６１】(19)そして、ソルダーレジスト層７０の開
口部７１に、半田ペーストを充填する。ここでは、図９
（Ａ）を参照して上述した半田印刷用マスク２０を多層
プリント配線板１０に載置する（図６の工程（Ｔ））。
この半田印刷用マスク２０において、バイアホール１６
０上の通孔（バイアオン通孔：開口面積０．０２３ｍｍ
²（開口径１７０μｍ））２２Ａが２５個（図９中１３
個のみ示す）、導体回路１５８上の通孔（バイアオフ通
孔：開口面積０．０２１ｍｍ²（開口径１６５μｍ））
が２５個（図９中１２個のみ示す）配設されている。そ
して、粘度１００Ｐａ．ｓの半田ペースト７５をゴムス
キージの硬度７５°のものを用いて、開口部７１内に充
填させた（工程（Ｕ））。上側（ＩＣチップ側）の開口
部７１を拡大して図６（Ｗ）に示す。

【００６２】(20)その後、ソルダーレジスト層７０の開
口部７１に充填された半田を 200℃でリフローすること
により、半田バンプ（半田体）７６Ｕ、７６Ｄを形成し
た（図７参照）。上述したように、バイアオフ通孔２２
Ｂよりもバイアオン通孔２２Ａの径の大きな半田印刷用
マスク２０を用いることで、バイアホール１６０側の開
口７１により多くの半田ペーストを充填し、バイアホー
ル１６０上の半田バンプ７６Ｕを高さ３９μｍに、導体
回路１５８上の半田バンプ７６Ｕの高さを４０μｍに、
また、同じ半球形状に形成することができる。

【００６３】(21)フラックス洗浄後、ルーターを持つ装
置で、基板を適当な大きさに分割切断した後、プリント
配線板の短絡、断線を検査するチェッカー工程を経て、
所望の該当するプリント配線板を得た。

【００６４】(22)その後、適当な取り付け装置により、
フラックス塗布を行いこの多層プリント配線板のターゲ
ットマーク（図示せず）を用いて、プリント配線板側の
半田バンプ７６Ｕと対応する品種のＩＣチップ９０のバ
ンプ９２とを位置合わせして、リフローすることにより
該半田バンプ７６Ｕとバンプ９２とを接合させる。しか
る後、フラックス洗浄を行い該ＩＣチップ９０と多層プ
リント配線板１０との間にアンダーフィル８８を充填し
た。それによってＩＣチップを載置させたプリント配線
板を得た（図８参照）。

【００６５】図１０は、第１実施例の改変例に係る半田
ペーストの印刷を示している。第１実施例では、図６
（Ｗ）を参照して上述したように、ソルダーレジスト層
７１の開口７１の周縁にはみ出さないように半田ペース
ト７５を印刷した。この代わりに、図１０（Ａ）に示す
ように、より径の大きな通孔を有する半田印刷用マスク
を用いて開口７１の周縁を覆うように半田ペースト７５
を印刷することで、図１０（Ｂ）に示すように更に径の
大きな半田バンプ７６Ｕをリフローにより形成すること
も可能である。

【００６６】（比較例１）実施例とほぼ同様であるが、
通孔の開口面積を全て０．０１１ｍｍ²（開口径１２０
μｍ）で形成したマスクを用いて半田バンプを形成し
て、プリント配線板を製造した。

【００６７】（比較例２）実施例とほぼ同様であるが、
通孔の開口面積を全て０．０２７ｍｍ²（開口径１８５
μｍ）で形成したマスクを用いて半田バンプを形成し
て、プリント配線板を製造した。

【００６８】以上、実施例および比較例１，２で製造さ
れたプリント配線板について、半田バンプ高さ、半田バ
ンプの形状、ＩＣチップとの接続、半田バンプ形成後の
導通試験、信頼性試験終了後における導通試験の結果の
計６項目について比較評価を行った。その結果を図１１
中に示した。実施例で製造されたプリント配線板１０
は、バイアオン、バイアオフ上に形成された半田バンプ
の高さにばらつきはなく、形状もすべて半球状を保持し
た。その後の実装、検査などに問題は発生せず、連続印
刷も可能であった。また、ＩＣチップとの未接続もな
く、導通試験、信頼性試験でもこれといった問題も起こ
さなかった。

【００６９】比較例１,２で製造されたプリント配線板
は、バイアオフの半田バンプの高さが均一でないため、
ＩＣ接続の際の未接続を引き起こした。比較例１では、
バイアオンへの半田ペーストの充填量が少ないために半
田バンプの高さが低くなり、接続されないヶ所があり、
導通試験で断線が検出された。高温高湿度での信頼性試
験を行うと状態が更に悪化した。また、比較例２は、バ
イアオンの半田の充填量が多すぎるために、印刷時に半
田ペーストのニジミが発生しリフロー後にソルダーレジ
スト層から溢れた半田ペーストが流れ出して、半田バン
プでの短絡が発生した。高温高湿度での信頼性試験をお
いて、状況は更に悪化した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る多層プリント配線板
の製造工程図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る多層プリント配線板
の製造工程図である。

【図３】本発明の第１実施例に係る多層プリント配線板
の製造工程図である。

【図４】本発明の第１実施例に係る多層プリント配線板
の製造工程図である。

【図５】本発明の第１実施例に係る多層プリント配線板
の製造工程図である。

【図６】本発明の第１実施例に係る多層プリント配線板
の製造工程図である。

【図７】本発明の第１実施例に係る多層プリント配線板
の断面図である。

【図８】図７に示す多層プリント配線板にＩＣチップを
取り付けた状態を示す断面図である。

【図９】図９（Ａ）は、半田印刷用マスクの平面図、図
９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、図９（Ｃ）
は、改変例の半田印刷用マスクの断面図である。

【図１０】第１実施例の改変例に係るプリント配線板の
製造工程図である。

【図１１】第１実施例と、比較例１及び比較例２に係る
多層プリント配線板を試験した結果を示す図表である。

【符号の説明】

２０半田印刷用マスク２２Ａバイアオン通孔２２Ｂバイアオフ通孔３０コア基板３４導体回路３６スルーホール５０層間樹脂絶縁層５８導体回路６０バイアホール７０ソルダーレジスト７１開口部７２ニッケルめっき層７４金めっき層７５半田ペースト７６Ｕ、７６Ｄ半田バンプ８０Ａ、８０Ｂビルドアップ配線層１５０層間樹脂絶縁層１５８導体回路１６０バイアホール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ソルダーレジスト層の一部を開口して回
路を露出させたプリント配線板に対して、該開口された
回路に半田バンプを形成するための半田ペーストを充填
する通孔を備える半田印刷用マスクであって、バイアホールの形成された回路へ印刷するための通孔の
開口面積と平滑に形成された回路へ印刷するための通孔
の開口面積とを異なる大きさにしたことを特徴とする半
田印刷用マスク。
【請求項２】前記通孔の開口面積は、前記回路の開口
の面積に対して１〜２倍の範囲であることを特徴とする
請求項１に記載の半田印刷用マスク。
【請求項３】前記バイアホールの形成された回路へ印
刷するための通孔の開口面積は、平滑に形成された回路
へ印刷するための通孔の開口面積より大きいことを特徴
とする請求項１または２に記載の半田印刷用マスク。
【請求項４】前記バイアホールの形成された回路へ印
刷するための通孔の開口面積は、平滑に形成された回路
へ印刷するための通孔の開口面積に対して１．０〜２．
０倍の範囲であることを特徴とする請求項１〜３の内の
１に記載の半田マスク形成用マスク。
【請求項５】前記プリント配線板のソルダーレジスト
の厚みは、５〜７０μｍの範囲であることを特徴とする
請求項１〜４の内の１に記載の半田印刷用マスク。
【請求項６】厚みが、２０〜７０μｍであることを特
徴とする請求項１〜５の内の１に記載の半田印刷用マス
ク。
【請求項７】少なくとも以下の（Ａ）〜（Ｃ）の工程
を備えることを特徴とするプリント配線板の製造方法；（Ａ）バイアホールと平滑に形成された回路との形成さ
れた基板に、前記バイアホールの一部及び前記回路の一
部を開口させるようにソルダーレジスト層を形成する工
程、（Ｂ）通孔の形成された半田印刷用マスクであっ
て、バイアホールの開口へ印刷するための通孔の開口面
積と回路へ印刷するための通孔の開口面積とを異なる大
きさにした半田印刷用マスクを用いて、前記開口へ半田
ペーストを充填する工程、（Ｃ）リフローを行うこと
で、半田バンプを形成する工程。
【請求項８】前記開口へ半田ペーストを充填する工程
において、前記バイアホールの開口へ印刷するための通
孔の開口面積を、回路へ印刷するための通孔の開口面積
より大きくした半田印刷用マスクを用いることを特徴と
する請求項７に記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項９】前記半田バンプは、前記ソルダーレジス
ト層の開口の周縁部を覆うことを特徴とする請求項７ま
たは８に記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項１０】前記半田バンプの高さは、ソルダーレ
ジスト層の上面から５〜７０μｍであることを特徴とす
る請求項７〜９の内の１に記載のプリント配線板の製造
方法。