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JP3582111B2 - Manufacturing method of printed wiring board - Google Patents

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JP3582111B2
JP3582111B2 JP24057394A JP24057394A JP3582111B2 JP 3582111 B2 JP3582111 B2 JP 3582111B2 JP 24057394 A JP24057394 A JP 24057394A JP 24057394 A JP24057394 A JP 24057394A JP 3582111 B2 JP3582111 B2 JP 3582111B2
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JP
Japan
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insulating substrate
treatment
hole
plating film
wiring board
Prior art date
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JP24057394A
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Japanese (ja)
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Inventor
努 佐藤
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Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Publication date
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  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は,絶縁基板を貫通するスルーホールを設けたプリント配線板の製造方法であって,特にスルーホール内を充填材により充填する方法に関する。
【0002】
【従来技術】
例えば,ボールグリッドタイプのプリント配線板には,表側面及び裏側面に設けた各パターン回路の電気的導通を図るため,又は熱放散のために,スルーホールが設けられている。
図16に示すごとく,このスルーホール90は,プリント配線板を構成する絶縁基板9を貫通して設けられている。スルーホール90の内壁には,金属めっき膜93が施されている。
【0003】
そして,上記スルーホール90の中には,エポキシ樹脂を用いた充填材91が充填してある。充填材91は,プリント配線板をマザーボードに半田付けする際,スルーホール90を通じてフラックス,半田洗浄液等が滲み出すことを防止し,絶縁基板9の表側面に設けたパターン回路961,又は半導体チップ5或いはこれを搭載するダイパッド963の汚染を防止する役目を果たしている。
【0004】
【解決しようとする課題】
しかしながら,上記プリント配線板においては,これをマザーボード上に半田付けを行う場合の温度により,スルーホール90の中の金属めっき膜93と充填材91との間に剥離部分991を生ずることがある(図16)。プリント配線板の使用の際,この剥離部分991から湿気が浸入し,絶縁基板9と接着剤990との間に水分995として溜まる場合がある。この水分995は,絶縁基板9の表側面に設けたパターン回路961,半導体チップ5,又はダイパッド963を腐食させるおそれがある。
【0005】
また,プリント配線板をマザーボードに上記のように半田付けする際,その熱によって,上記水分995が急激に加熱されて,図17に示すごとく,絶縁基板9と半導体チップ5との間に剥離部分992を生じる場合がある。また,パターン回路961,半導体チップ5,及びダイパッド963が損傷を受けるおそれがある。
【0006】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み,スルーホール内の金属めっき膜とスルーホールの内部に充填された充填材との間に剥離が生じることがなく,湿気の浸入を防止することができる,プリント配線板の製造方法を提供しようとするものである。
【0007】
【課題の解決手段】
本発明は,表裏両面に銅箔を被覆した絶縁基板に,該絶縁基板を貫通するスルーホールを穿設し,
次いで,上記絶縁基板の表面及び上記スルーホールの内壁に金属めっき膜を施し,
次いで,化学的表面処理により,上記金属めっき膜の表面に粗化表面層を形成し,
次いで,上記スルーホールの内部及びその開口周辺部に,充填材を上記絶縁基板の表面から突出させて供給し,硬化させ,
次いで,上記絶縁基板の表面に突出した充填材及び上記粗化表面層を研磨除去し,
その後,上記絶縁基板の表面にエッチングレジスト法によりパターン回路を形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法にある。
【0008】
本発明において最も注目すべきことは,絶縁基板の表面及びスルーホールの内壁に設けた金属めっき膜の表面に,化学的表面処理により,粗化表面層を形成すること,及び上記スルーホール内に充填材を供給し,硬化させた後,絶縁基板の表面に突出した上記充填材及び上記粗化表面層を研磨除去することである。
【0009】
上記金属めっき膜の表面には,化学的表面処理を施して粗化表面層を形成する。化学的表面処理としては,例えば,黒化処理だけを行う方法,黒化処理及び黒化還元処理を順次行う方法,黒化処理,黒化還元処理及び酸処理を順次行う方法等がある。
【0010】
上記黒化処理だけを行う方法としては,例えば,亜塩素酸ナトリウム,リン酸3ナトリウム,水酸化ナトリウム等を水に溶解した黒化処理液に,上記絶縁基板を浸漬することにより行う。これにより,金属めっき膜の表面に,その針状結晶が生成する。この結晶が,スルーホール内及び絶縁基板の表面に粗化表面層を構成する。
【0011】
上記黒化処理及び黒化還元処理を順次行う方法としては,例えば,上記黒化処理液に上記絶縁基板を浸漬し,次いで,水素化ホウ素ナトリウム,水酸化ナトリウム等を水に溶解した第一還元処理液に,上記絶縁基板を浸漬する。更に,これを水酸化ナトリウム,ホルムアルデヒド,メタノール等を水に溶解した第二還元処理液に浸漬する。これにより,金属めっき膜の表面にその針状結晶が生成し,この結晶が還元される。
【0012】
上記黒化処理,黒化還元処理及び酸処理を順次行う方法としては,例えば,上記黒化処理液及び上記還元処理液に,順に上記絶縁基板を浸漬し,次いでこれを酸処理用の硫酸等の酸処理液に浸漬する。これにより,金属めっき膜の表面にその針状結晶が生成し,この結晶が一端還元された後,酸化される。
【0013】
次に,粗化表面層を形成している上記スルーホールの内部及びその開口周辺部には,充填材を充填し,硬化させる。次に,絶縁基板の表面から突出した充填材を,絶縁基板表面の金属めっき膜の粗化表面層と共に,バフ,ブラシ等を用いて,研磨除去する。これにより,上記金属めっき膜及び充填材の表面が平滑になり,絶縁基板の表面全体が平滑面となる。次に,平滑な絶縁基板の表面には,パターン回路を形成する。
【0014】
上記充填材は,電気絶縁材料又は導電材料である。上記電気絶縁材料は,例えば,エポキシ樹脂,ポリイミド樹脂から選ばれる1種又は2種以上の合成樹脂である。上記金属めっき膜は,銅,ニッケル,金から選ばれる1種又は2種以上よりなる。一方,導電材料としては,カーボンペースト等がある。上記絶縁基板としては,例えば,ガラス・エポキシ基板,ガラス・ポリイミド基板,ガラスマレイミドトリアジン基板等を用いる。
【0015】
上記スルーホールは,絶縁基板の表側面と裏側面にそれぞれ設けたパターン回路間を電気的に接続するために用いる。また,スルーホールは,半導体チップ又はパターン回路からの熱を放散させるための放熱用の穴としても用いることができる。
上記プリント配線板には,例えば,半導体チップを搭載することができる。また,プリント配線板は,別部材のマザーボード上に実装する。
上記プリント配線板は,例えば,ボールグリッドアレイ又はピングリッドアレイがある。
【0016】
【作用及び効果】
本発明にかかるプリント配線板の製造方法においては,スルーホールの内壁に金属めっき膜を形成し,この金属めっき膜の表面に化学的表面処理を施して,粗化表面層を形成している。このスルーホールの内部には,充填材が充填される。充填材は,粗化表面層の凹凸により,スルーホールの内壁に対し密着する。そのため,例え,熱衝撃を受けても,充填材がスルーホールの内壁から剥がれることもない。従って,スルーホールから湿気が浸入するのを防止することができる。
【0017】
また,本発明においては,スルーホールの内部だけでなく,その開口周辺部にも充填材を供給している。そのため,例え,充填材を硬化する際に充填材が収縮しても,スルーホールの内部全体を充填材により充填することができる。
【0018】
なお,絶縁基板表面の金属めっきは,その表面が粗化表面層となるが,その後これを研磨除去して均一な平滑面としている。そのため,金属めっき表面を,更にめっき膜で被覆する場合にも,均一な厚みのめっき膜を形成することができる。このため,絶縁基板の表面に平滑で層厚みが均一なパターン回路を形成できる。
【0019】
故に,このパターン回路をダイパッドとして用い,このダイパッドの上に接着剤を用いて半導体チップ等の電子部品を搭載した場合にも,パターン回路と接着剤との間を密着させることができる。従って,熱衝撃を受けても,接着剤が回路パターンから剥離することもなく,水分の浸入もない。その結果,電子部品,パターン回路の損傷を抑制することができる。
【0020】
本発明によれば,スルーホール内の金属めっき膜とスルーホールの内部に充填された充填材との間に剥離が生じることがなく,湿気の浸入を防止することができる,プリント配線板の製造方法を提供しようとするものである。
【0021】
【実施例】
実施例1
本発明の実施例にかかるプリント配線板の製造方法について,図1〜図14を用いて説明する。
本例により作製されるプリント配線板10は,図1,図2に示すごとく,絶縁基板9を貫通して設けたスルーホール90を設けている。スルーホール90の内壁は,粗化表面層30を有する金属めっき膜3により被覆されている。このスルーホール90の内部は,充填材としての電気絶縁材料1により充填されている。
【0022】
絶縁基板9の表側面には,パターン回路61及び半導体チップ搭載用のダイパッド63が設けられている。絶縁基板9の裏側面には,パターン回路62及び放熱パッド64が設けられている。
ダイパッド63と放熱パッド64の間は,絶縁基板9の略中央部に設けた上記スルーホール90により接続している。表側面及び裏側面のパターン回路61,62の間は,図2に示すごとく,絶縁基板9の周辺部に設けた上記スルーホール90により接続されている。
【0023】
ダイパッド63の上には,接着剤59により半導体チップ5が搭載される。半導体チップ5は,パターン回路61の先端部のボンディングパッド610と,ワイヤー50により接続される。半導体チップ5およびワイヤー50は,樹脂55により封止される。接着剤59は,ダイアタッチ系樹脂,エポキシ系樹脂,あるいはフィラーを含有したエポキシ系樹脂等である。
本例のプリント配線板10は,半導体チップ5とパターン回路61との間を,ワイヤー50により接続する方式である。
【0024】
また,絶縁基板9の裏側面には,パターン回路62,及び放熱パッド64が設けられている。パターン回路62の上には,マザーボード8のパッド82と半田81により接合するための複数のパッド620が設けられている。
【0025】
次に,上記プリント配線板の製造方法について,図3〜図14を用いて説明する。
まず,図3に示すごとく,表側面及び裏側面に銅箔2を被覆した絶縁基板9を準備する。次いで,図4に示すごとく,絶縁基板9に,これを貫通するスルーホール90を穿設する。次に,図5に示すごとく,絶縁基板9の表面及びスルーホール90の内壁に金属めっき膜3を施す。金属めっき膜3は,銅である。
【0026】
次に,図6に示すごとく,化学的表面処理により,金属めっき膜3の表面に粗化表面層30を形成する。上記化学的表面処理は,黒化処理により行う。
上記黒化処理は,以下の黒化処理液に,0.3〜15分間,絶縁基板9を浸漬することにより行う。この黒化処理により,金属めっき膜3の表面には,銅の針状結晶が生成する。
【0027】
▲1▼黒化処理液
・成分(水中濃度)
亜塩素酸ナトリウム.......20〜70g/リットル,
リン酸3ナトリウム12水....10〜30g/リットル,
水酸化ナトリウム........10〜30g/リットル,
・温度........70〜98℃,
【0028】
次に,図7に示すごとく,スルーホール90の中及びその開口周辺部に,スクリーン印刷等の手段により,エポキシ樹脂からなる電気絶縁材料1を供給する。このとき,電気絶縁材料1は,絶縁基板9の表面から突出させる。次いで,この電気絶縁材料1を150℃に加熱し,硬化させる。
次に,図8に示すごとく,絶縁基板9の表面に突出した電気絶縁材料1及び粗化表面層30をバフにより研磨除去して,平滑表面とする。
【0029】
次に,図9〜図13に示すごとく,絶縁基板9の表面に,エッチングレジスト法により,パターン回路,ダイパッド,放熱パッドを形成する。
即ち,まず,図9に示すごとく,絶縁基板9の表側面及び裏側面に,所望のパターンのレジスト膜71を被覆する。次いで,この絶縁基板9を,エッチングにより,銅箔2および金属めっき膜3の不要部分を除去する。次いで,レジスト膜71を剥離する。
【0030】
これにより,図10に示すごとく,絶縁基板9の表側面には,パターン回路61,ボンディングパッド610,ダイパッド63が形成される。また,絶縁基板9の裏側面には,パターン回路62,放熱パッド64が形成される。
【0031】
次に,図11に示すごとく,絶縁基板9の表側面及び裏側面に,上記パターン形成部分の金属めっき膜3を部分的に露出させて,ソルダーレジスト膜72を被覆する。次に,図12に示すごとく,めっき処理により,金属めっき膜3の表面に部分的にNi/Auめっき膜4を被覆する。
【0032】
これにより,図13に示すごとく,ダイパッド63,ボンディングパッド610がNi/Auめっき膜4により被覆される。また,絶縁基板9の裏側面には,マザーボードと接合するためのパッド620が形成される。これにより,上記プリント配線板10が得られる。
【0033】
上記プリント配線板10のダイパッド63の上には,図14に示すごとく,接着剤59を用いて,半導体チップ5が搭載される。半導体チップ5は,ワイヤー50により,ボンディングパッド610と電気的に接続される。半導体チップ5及びワイヤー50は,樹脂55により封止される。
【0034】
このプリント配線板10の裏側面におけるパッド620は,図1に示すごとく,マザーボード8のパッド82の上に,ボール状の半田81を介して配置される。これを加熱して,プリント配線板のパッド620とマザーボード8のパッド82とを半田付けする。
【0035】
次に,本例の作用効果について説明する。
本例にかかるプリント配線板の製造方法においては,図6,図7に示すごとく,スルーホール90の内壁に形成した金属めっき膜3の表面に,化学的表面処理を施して,粗化表面層30を形成している。そのため,電気絶縁材料1は,粗化表面層30の凹凸により,スルーホール90の内壁に対し密着する。
そのため,例え,熱衝撃を受けても,電気絶縁材料1がスルーホール90の内壁から剥がれることもない。従って,スルーホール90から湿気が浸入するのを防止することができる。
【0036】
それ故,プリント配線板を半田付けによりマザーボードに実装する場合においても,半田の溶融温度により,スルーホール内の金属めっき膜と電気絶縁材料との間に剥離を生じない。
【0037】
また,スルーホール90の内部だけでなく,その開口周辺部にも電気絶縁材料1を供給している。そのため,例え,電気絶縁材料1を硬化する際に電気絶縁材料1が収縮しても,スルーホール90の内部全体を電気絶縁材料1により充填することができる。
【0038】
また,絶縁基板9の表面の金属めっき3には粗化表面層が形成されるが,その後これを研磨して均一な平滑面としている。そのため,金属めっき3の表面を,更にめっき膜で被覆する場合にも,均一な厚みのめっき膜を形成することができる。
このため,絶縁基板9の表面に,平滑で層厚みが均一なパターン回路61及びダイパッド63を形成することができる。
【0039】
故に,ダイパッド63の上に接着剤59を用いて半導体チップ5を搭載したとき,ダイパッド63と接着剤59との間を密着させることができる。従って,熱衝撃を受けたときにも,接着剤59がダイパッド63から剥離することがなく,水分の浸入もない。その結果,半導体チップ5,ダイパッド63,パターン回路61の損傷を抑制することができる。
【0040】
尚,上記においては,半導体チップ5と絶縁基板9上の配線パターン61との接続は,ボンディングパッド610を介してワイヤー50により行った例を示した。しかし,半導体チップ5と配線パターン61との接続は,図15に示すごとく,配線パターン61のボンディングパッド610の上に半田バンプ500を設けて,半導体チップ5と接続する方式により行うこともできる。
【0041】
実施例2
本例においては,化学的表面処理として黒化処理及び黒化還元処理を順次行い,金属めっき膜の表面に粗化表面層を形成させた。
即ち,まず,実施例1に示した黒化処理を行った。次いで,以下の第1還元処理液及び第2還元処理液に,上記絶縁基板を順に浸漬して,黒化還元処理を行った。第1還元処理液への浸漬時間,及び第2還元処理液への浸漬時間は0.1〜15分間である。
【0042】
▲1▼第1還元処理液
・成分
水素ホウ素ナトリウム.....0.1〜5.0g/リットル,
水酸化ナトリウム.......0.1〜5.0g/リットル,
・温度.............30〜60℃,
【0043】
▲2▼第2還元処理液
・成分
水酸化ナトリウム.......1.0〜10g/リットル,
ホルムアルデヒド.......1.0〜20g/リットル,
メタノール..........1.0〜30g/リットル,
・温度.............30〜60℃,
【0044】
上記黒化還元処理により,金属めっき膜の表面には,還元された銅の針状結晶が生成する。
その他は,実施例1と同様である。本例においては,上記処理を行っているので,実施例1の場合よりも更に耐酸性向上の点で優れている。その他,本例においても,実施例1と同様の効果を得ることができる。
【0045】
実施例3
本例においては,化学的表面処理として黒化処理,黒化還元及び酸処理を順次行い,金属めっき膜の表面に粗化表面層を形成させた。
即ち,本例の処理を行うに当たり,まず,実施例1に示した黒化処理を行ない,次いで実施例2に示した黒化還元処理を行った。次いで,以下の成分からなる酸処理液に,上記絶縁基板を浸漬した。酸処理液への浸漬時間は,0.1〜10分間である。
【0046】
▲1▼酸処理液
・成分
硫酸.....30〜300g/リットル,
・温度......5〜40℃,
【0047】
上記化学的表面処理により,金属めっき膜の表面には,酸化された銅の針状結晶が生成した。
その他は,実施例2と同様である。本例においても,実施例2と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のプリント配線板をマザーボードに実装した状態の断面図。
【図2】実施例1のプリント配線板の表側面を示す説明図。
【図3】実施例1のプリント配線板の製造方法において,表面に銅箔を被覆させた絶縁基板の断面図。
【図4】図3に続く,スルーホールを穿設した絶縁基板の断面図。
【図5】図4に続く,金属めっき膜を施した絶縁基板の断面図。
【図6】図5に続く,粗化表面層を形成した絶縁基板の断面図。
【図7】図6に続く,電気絶縁材料をスルーホール内に充填した絶縁基板の断面図。
【図8】図7に続く,表面を研磨した絶縁基板の断面図。
【図9】図8に続く,レジスト膜を被覆した絶縁基板の断面図。
【図10】図9に続く,パターンを形成した絶縁基板の断面図。
【図11】図10に続く,ソルダーレジスト膜を被覆した絶縁基板の断面図。
【図12】図11に続く,Ni/Auめっき膜を施した絶縁基板の断面図。
【図13】図12に続く,ソルダーレジスト膜を除去した絶縁基板の断面図。
【図14】半導体チップを搭載したプリント配線板の断面図。
【図15】実施例1の,バンプを用いて半導体チップと電気的に接続した,プリント配線板の断面図。
【図16】従来例における,スルーホールの内部状態を示す説明図。
【図17】従来例における,熱衝撃を受けた場合の,スルーホールの内部状態を示す説明図。
【符号の説明】
1...電気絶縁材料,
10...プリント配線板,
2...銅箔,
3...金属めっき膜,
30...粗化表面層,
4...Ni/Auめっき膜,
5...半導体チップ,
61,62...パターン回路,
63...ダイパッド,
64...放熱パッド,
8...マザーボード,
9...絶縁基板,
90...スルーホール,
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method for manufacturing a printed wiring board having a through hole penetrating an insulating substrate, and more particularly to a method for filling a through hole with a filler.
[0002]
[Prior art]
For example, in a ball grid type printed wiring board, through holes are provided for achieving electrical continuity of each pattern circuit provided on the front surface and the back surface, or for dissipating heat.
As shown in FIG. 16, the through holes 90 are provided through the insulating substrate 9 constituting the printed wiring board. A metal plating film 93 is provided on the inner wall of the through hole 90.
[0003]
The through hole 90 is filled with a filler 91 using an epoxy resin. The filler material 91 prevents the flux, the solder cleaning liquid and the like from seeping out through the through-holes 90 when the printed wiring board is soldered to the motherboard, and prevents the pattern circuit 961 or the semiconductor chip 5 provided on the front surface of the insulating substrate 9. Alternatively, it serves to prevent contamination of the die pad 963 on which it is mounted.
[0004]
[Problem to be solved]
However, in the printed wiring board, a peeled portion 991 may be generated between the metal plating film 93 in the through hole 90 and the filler 91 depending on the temperature at which the printed wiring board is soldered on the motherboard ( (FIG. 16). When the printed wiring board is used, moisture may enter from the peeled portion 991 and accumulate as moisture 995 between the insulating substrate 9 and the adhesive 990. The moisture 995 may corrode the pattern circuit 961, the semiconductor chip 5, or the die pad 963 provided on the front surface of the insulating substrate 9.
[0005]
Further, when the printed wiring board is soldered to the motherboard as described above, the heat causes the water 995 to be rapidly heated, and as shown in FIG. 17, a peeling portion is formed between the insulating substrate 9 and the semiconductor chip 5. 992. Further, the pattern circuit 961, the semiconductor chip 5, and the die pad 963 may be damaged.
[0006]
In view of the conventional problems, the present invention does not cause separation between the metal plating film in the through-hole and the filler filled in the through-hole, thereby preventing moisture from entering. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a printed wiring board.
[0007]
[Means for solving the problem]
According to the present invention, a through-hole penetrating the insulating substrate is formed in an insulating substrate coated with copper foil on both sides .
Next, a metal plating film is applied to the surface of the insulating substrate and the inner wall of the through hole.
Next, a roughened surface layer is formed on the surface of the metal plating film by a chemical surface treatment,
Next, a filler is supplied to the inside of the through hole and the periphery of the opening so as to protrude from the surface of the insulating substrate, and is cured.
Next, the filler protruding from the surface of the insulating substrate and the roughened surface layer are polished and removed.
Thereafter, there is provided a method of manufacturing a printed wiring board, wherein a pattern circuit is formed on the surface of the insulating substrate by an etching resist method .
[0008]
The most remarkable point in the present invention is that a roughened surface layer is formed by chemical surface treatment on the surface of the insulating substrate and the surface of the metal plating film provided on the inner wall of the through hole. After supplying and curing the filler, the filler and the roughened surface layer protruding from the surface of the insulating substrate are polished and removed.
[0009]
The surface of the metal plating film is subjected to a chemical surface treatment to form a roughened surface layer. Examples of the chemical surface treatment include a method of performing only the blackening treatment, a method of sequentially performing the blackening treatment and the blackening reduction treatment, and a method of sequentially performing the blackening treatment, the blackening reduction treatment, and the acid treatment.
[0010]
As a method of performing only the blackening treatment, for example, the method is performed by immersing the insulating substrate in a blackening treatment solution in which sodium chlorite, trisodium phosphate, sodium hydroxide, or the like is dissolved in water. Thereby, the needle-like crystals are generated on the surface of the metal plating film. This crystal forms a roughened surface layer in the through hole and on the surface of the insulating substrate.
[0011]
As a method of sequentially performing the above-described blackening treatment and blackening reduction treatment, for example, the above-mentioned insulating substrate is immersed in the above-mentioned blackening treatment liquid, and then the first reduction is performed by dissolving sodium borohydride, sodium hydroxide or the like in water. The insulating substrate is immersed in the treatment liquid. Further, this is immersed in a second reduction treatment solution in which sodium hydroxide, formaldehyde, methanol and the like are dissolved in water. As a result, the needle-like crystals are formed on the surface of the metal plating film, and the crystals are reduced.
[0012]
As a method of sequentially performing the blackening treatment, the blackening reduction treatment, and the acid treatment, for example, the insulating substrate is immersed in the blackening treatment solution and the reduction treatment solution in this order, and then the sulfuric acid for acid treatment is used. Dipped in an acid treatment liquid. As a result, the needle-like crystals are formed on the surface of the metal plating film, and the crystals are once reduced and then oxidized.
[0013]
Next, a filler is filled into the inside of the through hole forming the roughened surface layer and the periphery of the opening, and is cured. Next, the filler projecting from the surface of the insulating substrate is polished and removed together with the roughened surface layer of the metal plating film on the surface of the insulating substrate using a buff, a brush or the like. Thereby, the surfaces of the metal plating film and the filler become smooth, and the entire surface of the insulating substrate becomes smooth. Next, a pattern circuit is formed on the surface of the smooth insulating substrate.
[0014]
The filler is an electrically insulating material or a conductive material. The electric insulating material is, for example, one or more synthetic resins selected from epoxy resins and polyimide resins. The metal plating film is made of one or more selected from copper, nickel, and gold. On the other hand, as the conductive material, there is carbon paste or the like. As the insulating substrate, for example, a glass epoxy substrate, a glass polyimide substrate, a glass maleimide triazine substrate, or the like is used.
[0015]
The through holes are used to electrically connect the pattern circuits provided on the front surface and the back surface of the insulating substrate. Further, the through hole can be used as a heat dissipation hole for dissipating heat from the semiconductor chip or the pattern circuit.
For example, a semiconductor chip can be mounted on the printed wiring board. The printed wiring board is mounted on a separate motherboard.
The printed wiring board is, for example, a ball grid array or a pin grid array.
[0016]
[Action and effect]
In the method for manufacturing a printed wiring board according to the present invention, a metal plating film is formed on the inner wall of the through hole, and the surface of the metal plating film is subjected to a chemical surface treatment to form a roughened surface layer. The inside of the through hole is filled with a filler. The filler comes into close contact with the inner wall of the through hole due to the unevenness of the roughened surface layer. Therefore, even if it receives a thermal shock, the filler does not peel off from the inner wall of the through hole. Therefore, it is possible to prevent moisture from entering through the through holes.
[0017]
In the present invention, the filler is supplied not only inside the through hole but also around the opening. Therefore, even if the filler shrinks when the filler is hardened, the entire inside of the through hole can be filled with the filler.
[0018]
In the metal plating on the surface of the insulating substrate, the surface becomes a roughened surface layer, which is then polished and removed to obtain a uniform smooth surface. Therefore, even when the metal plating surface is further covered with a plating film, a plating film having a uniform thickness can be formed. For this reason, a pattern circuit having a smooth and uniform layer thickness can be formed on the surface of the insulating substrate.
[0019]
Therefore, even when the pattern circuit is used as a die pad and an electronic component such as a semiconductor chip is mounted on the die pad using an adhesive, the pattern circuit and the adhesive can be brought into close contact with each other. Therefore, even when subjected to a thermal shock, the adhesive does not peel off from the circuit pattern, and there is no intrusion of moisture. As a result, damage to the electronic components and the pattern circuit can be suppressed.
[0020]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the peeling does not generate | occur | produce between the metal plating film in a through-hole, and the filler filled inside the through-hole, and can prevent invasion of moisture, and can manufacture a printed wiring board. It seeks to provide a way.
[0021]
【Example】
Example 1
A method for manufacturing a printed wiring board according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the printed wiring board 10 manufactured according to the present embodiment has a through hole 90 penetrating the insulating substrate 9. The inner wall of the through hole 90 is covered with the metal plating film 3 having the roughened surface layer 30. The inside of the through hole 90 is filled with the electric insulating material 1 as a filler.
[0022]
On the front surface of the insulating substrate 9, a pattern circuit 61 and a die pad 63 for mounting a semiconductor chip are provided. On the back side surface of the insulating substrate 9, a pattern circuit 62 and a heat radiation pad 64 are provided.
The die pad 63 and the heat radiating pad 64 are connected by the through hole 90 provided substantially in the center of the insulating substrate 9. As shown in FIG. 2, the pattern circuits 61 and 62 on the front side and the back side are connected by the through holes 90 provided in the periphery of the insulating substrate 9.
[0023]
The semiconductor chip 5 is mounted on the die pad 63 by the adhesive 59. The semiconductor chip 5 is connected to the bonding pad 610 at the tip of the pattern circuit 61 by a wire 50. The semiconductor chip 5 and the wire 50 are sealed with a resin 55. The adhesive 59 is a die attach resin, an epoxy resin, an epoxy resin containing a filler, or the like.
The printed wiring board 10 of this example is of a type in which the semiconductor chip 5 and the pattern circuit 61 are connected by wires 50.
[0024]
Further, a pattern circuit 62 and a heat radiation pad 64 are provided on the back side surface of the insulating substrate 9. On the pattern circuit 62, a plurality of pads 620 for bonding with the pads 82 of the motherboard 8 by the solder 81 are provided.
[0025]
Next, a method for manufacturing the printed wiring board will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 3, an insulating substrate 9 having a front surface and a rear surface covered with a copper foil 2 is prepared. Next, as shown in FIG. 4, a through hole 90 penetrating the insulating substrate 9 is formed. Next, as shown in FIG. 5, the metal plating film 3 is applied to the surface of the insulating substrate 9 and the inner wall of the through hole 90. The metal plating film 3 is copper.
[0026]
Next, as shown in FIG. 6, a roughened surface layer 30 is formed on the surface of the metal plating film 3 by a chemical surface treatment. The chemical surface treatment is performed by a blackening treatment.
The blackening treatment is performed by immersing the insulating substrate 9 in the following blackening treatment liquid for 0.3 to 15 minutes. By this blackening treatment, acicular crystals of copper are formed on the surface of the metal plating film 3.
[0027]
(1) Blackening treatment liquid / component (concentration in water)
Sodium chlorite. . . . . . . 20-70 g / liter,
Trisodium phosphate 12 water. . . . 10-30 g / l,
Sodium hydroxide. . . . . . . . 10-30 g / l,
·temperature. . . . . . . . 70-98 ° C,
[0028]
Next, as shown in FIG. 7, the electrical insulating material 1 made of epoxy resin is supplied into the through hole 90 and the periphery of the opening by means such as screen printing. At this time, the electric insulating material 1 is made to protrude from the surface of the insulating substrate 9. Next, the electrically insulating material 1 is heated to 150 ° C. and cured.
Next, as shown in FIG. 8, the electrical insulating material 1 and the roughened surface layer 30 protruding from the surface of the insulating substrate 9 are polished and removed by a buff to obtain a smooth surface.
[0029]
Next, as shown in FIGS. 9 to 13, a pattern circuit, a die pad, and a heat radiation pad are formed on the surface of the insulating substrate 9 by an etching resist method.
That is, first, as shown in FIG. 9, the front and back surfaces of the insulating substrate 9 are coated with a resist film 71 having a desired pattern. Next, unnecessary portions of the copper foil 2 and the metal plating film 3 are removed from the insulating substrate 9 by etching. Next, the resist film 71 is peeled off.
[0030]
Thus, as shown in FIG. 10, the pattern circuit 61, the bonding pads 610, and the die pads 63 are formed on the front surface of the insulating substrate 9. In addition, a pattern circuit 62 and a heat radiation pad 64 are formed on the back side surface of the insulating substrate 9.
[0031]
Next, as shown in FIG. 11, a solder resist film 72 is coated on the front and back surfaces of the insulating substrate 9 so as to partially expose the metal plating film 3 in the pattern forming portion. Next, as shown in FIG. 12, the Ni / Au plating film 4 is partially coated on the surface of the metal plating film 3 by plating.
[0032]
Thus, the die pad 63 and the bonding pad 610 are covered with the Ni / Au plating film 4 as shown in FIG. Further, pads 620 for bonding to the motherboard are formed on the back side surface of the insulating substrate 9. Thereby, the printed wiring board 10 is obtained.
[0033]
As shown in FIG. 14, the semiconductor chip 5 is mounted on the die pad 63 of the printed wiring board 10 using an adhesive 59. The semiconductor chip 5 is electrically connected to the bonding pads 610 by the wires 50. The semiconductor chip 5 and the wire 50 are sealed with a resin 55.
[0034]
As shown in FIG. 1, the pads 620 on the back side of the printed wiring board 10 are arranged on the pads 82 of the motherboard 8 via the ball-shaped solder 81. This is heated to solder the pads 620 of the printed wiring board and the pads 82 of the motherboard 8.
[0035]
Next, the operation and effect of this example will be described.
In the method of manufacturing a printed wiring board according to the present embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7, the surface of the metal plating film 3 formed on the inner wall of the through hole 90 is subjected to a chemical surface treatment to form a roughened surface layer. 30 are formed. Therefore, the electrically insulating material 1 comes into close contact with the inner wall of the through hole 90 due to the unevenness of the roughened surface layer 30.
Therefore, even if it receives a thermal shock, the electric insulating material 1 does not peel off from the inner wall of the through hole 90. Therefore, it is possible to prevent moisture from entering through hole 90.
[0036]
Therefore, even when the printed wiring board is mounted on the motherboard by soldering, no separation occurs between the metal plating film in the through hole and the electrical insulating material due to the melting temperature of the solder.
[0037]
The electric insulating material 1 is supplied not only inside the through hole 90 but also around the opening. Therefore, even if the electrical insulating material 1 contracts when the electrical insulating material 1 is cured, the entire inside of the through hole 90 can be filled with the electrical insulating material 1.
[0038]
Further, a roughened surface layer is formed on the metal plating 3 on the surface of the insulating substrate 9 and then polished to obtain a uniform smooth surface. Therefore, even when the surface of the metal plating 3 is further covered with a plating film, a plating film having a uniform thickness can be formed.
For this reason, the pattern circuit 61 and the die pad 63 having a smooth and uniform layer thickness can be formed on the surface of the insulating substrate 9.
[0039]
Therefore, when the semiconductor chip 5 is mounted on the die pad 63 using the adhesive 59, the die pad 63 and the adhesive 59 can be brought into close contact. Therefore, even when subjected to a thermal shock, the adhesive 59 does not peel off from the die pad 63 and there is no intrusion of moisture. As a result, damage to the semiconductor chip 5, die pad 63, and pattern circuit 61 can be suppressed.
[0040]
In the above description, the connection between the semiconductor chip 5 and the wiring pattern 61 on the insulating substrate 9 is performed by the wire 50 via the bonding pad 610. However, as shown in FIG. 15, the connection between the semiconductor chip 5 and the wiring pattern 61 can be made by providing a solder bump 500 on the bonding pad 610 of the wiring pattern 61 and connecting to the semiconductor chip 5.
[0041]
Example 2
In the present example, a blackening treatment and a blackening reduction treatment were sequentially performed as a chemical surface treatment to form a roughened surface layer on the surface of the metal plating film.
That is, first, the blackening process described in the first embodiment was performed. Next, the insulating substrate was immersed in the following first reduction treatment liquid and second reduction treatment liquid in order to perform a blackening reduction treatment. The immersion time in the first reduction treatment liquid and the immersion time in the second reduction treatment liquid are 0.1 to 15 minutes.
[0042]
{Circle around (1)} First reduction treatment solution / component sodium hydrogen borohydride. . . . . 0.1-5.0 g / liter,
Sodium hydroxide. . . . . . . 0.1-5.0 g / liter,
·temperature. . . . . . . . . . . . . 30-60 ° C,
[0043]
{Circle around (2)} Second reduction treatment liquid / component sodium hydroxide. . . . . . . 1.0 to 10 g / liter,
Formaldehyde. . . . . . . 1.0-20g / liter,
methanol. . . . . . . . . . 1.0-30g / liter,
·temperature. . . . . . . . . . . . . 30-60 ° C,
[0044]
By the above-mentioned blackening reduction treatment, needle-like crystals of reduced copper are formed on the surface of the metal plating film.
Others are the same as the first embodiment. In the present embodiment, since the above treatment is performed, it is superior to the case of the first embodiment in the point of further improving the acid resistance. In addition, in this embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
[0045]
Example 3
In this example, as a chemical surface treatment, a blackening treatment, a blackening reduction, and an acid treatment were sequentially performed to form a roughened surface layer on the surface of the metal plating film.
That is, in performing the processing of this example, first, the blackening processing described in the first embodiment was performed, and then the blackening reduction processing described in the second embodiment was performed. Next, the insulating substrate was immersed in an acid treatment solution containing the following components. The immersion time in the acid treatment liquid is 0.1 to 10 minutes.
[0046]
(1) Acid treatment liquid / sulfuric acid component. . . . . 30-300 g / l,
·temperature. . . . . . 5-40 ° C,
[0047]
By the chemical surface treatment, needle-like crystals of oxidized copper were formed on the surface of the metal plating film.
Others are the same as the second embodiment. In this embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a state in which a printed wiring board according to a first embodiment is mounted on a motherboard.
FIG. 2 is an explanatory view showing the front side of the printed wiring board according to the first embodiment.
FIG. 3 is a sectional view of an insulating substrate having a surface coated with copper foil in the method for manufacturing a printed wiring board according to the first embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the insulating substrate having a through hole, following FIG. 3;
FIG. 5 is a sectional view of the insulating substrate provided with the metal plating film, following FIG. 4;
FIG. 6 is a sectional view of the insulating substrate on which the roughened surface layer is formed, following FIG. 5;
FIG. 7 is a sectional view of the insulating substrate following FIG. 6 in which an electric insulating material is filled in a through hole;
FIG. 8 is a sectional view of the insulating substrate whose surface is polished, following FIG. 7;
FIG. 9 is a sectional view of the insulating substrate covered with the resist film, following FIG. 8;
FIG. 10 is a sectional view of the insulating substrate on which the pattern has been formed, following FIG. 9;
FIG. 11 is a sectional view of the insulating substrate covered with the solder resist film, following FIG. 10;
FIG. 12 is a sectional view of the insulating substrate provided with the Ni / Au plating film, following FIG. 11;
FIG. 13 is a sectional view of the insulating substrate following FIG. 12 from which a solder resist film has been removed;
FIG. 14 is a sectional view of a printed wiring board on which a semiconductor chip is mounted.
FIG. 15 is a cross-sectional view of the printed wiring board according to the first embodiment, which is electrically connected to a semiconductor chip using bumps.
FIG. 16 is an explanatory diagram showing an internal state of a through hole in a conventional example.
FIG. 17 is an explanatory view showing an internal state of a through hole when a thermal shock is applied in a conventional example.
[Explanation of symbols]
1. . . Electrical insulating material,
10. . . Printed wiring board,
2. . . Copper foil,
3. . . Metal plating film,
30. . . Roughened surface layer,
4. . . Ni / Au plating film,
5. . . Semiconductor chip,
61, 62. . . Pattern circuit,
63. . . Die pad,
64. . . Heat radiation pad,
8. . . Motherboard,
9. . . Insulating substrate,
90. . . Through hole,

Claims (6)

表裏両面に銅箔を被覆した絶縁基板に,該絶縁基板を貫通するスルーホールを穿設し,
次いで,上記絶縁基板の表面及び上記スルーホールの内壁に金属めっき膜を施し,
次いで,化学的表面処理により,上記金属めっき膜の表面に粗化表面層を形成し,
次いで,上記スルーホールの内部及びその開口周辺部に,充填材を上記絶縁基板の表面から突出させて供給し,硬化させ,
次いで,上記絶縁基板の表面に突出した充填材及び上記粗化表面層を研磨除去し,
その後,上記絶縁基板の表面にエッチングレジスト法によりパターン回路を形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
Drill a through-hole through the insulating substrate on the insulating substrate covered with copper foil on both sides .
Next, a metal plating film is applied to the surface of the insulating substrate and the inner wall of the through hole.
Next, a roughened surface layer is formed on the surface of the metal plating film by a chemical surface treatment,
Next, a filler is supplied to the inside of the through hole and the periphery of the opening so as to protrude from the surface of the insulating substrate, and is cured.
Next, the filler protruding from the surface of the insulating substrate and the roughened surface layer are polished and removed.
Thereafter, a pattern circuit is formed on the surface of the insulating substrate by an etching resist method.
請求項1において,上記化学的表面処理は,黒化処理であることを特徴とするプリント配線板の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the chemical surface treatment is a blackening treatment. 請求項1において,上記化学的表面処理は,黒化処理及び黒化還元処理を順次行うことを特徴とするプリント配線板の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the chemical surface treatment includes a blackening treatment and a blackening reduction treatment sequentially. 請求項1において,上記化学的表面処理は,黒化処理,黒化還元処理及び酸処理を順次行うことを特徴とするプリント配線板の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the chemical surface treatment includes a blackening treatment, a blackening reduction treatment, and an acid treatment in that order. 請求項1〜4のいずれか一項において,上記粗化表面層は,針状表面を有することを特徴とするプリント配線板の製造方法。5. The method according to claim 1, wherein the roughened surface layer has a needle-like surface. 請求項1〜5のいずれか一項において,上記粗化表面層の研磨は,バフ,ブラシにより行うことを特徴とするプリント配線板の製造方法。6. The method for manufacturing a printed wiring board according to claim 1, wherein the polishing of the roughened surface layer is performed with a buff or a brush.
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