(57)【要約】【課題】工数の追加を不要としつつ、容易にはんだの接合状態を検査できる実装用基板、及びその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】実装用基板１は、実装部品２をランド２０上にはんだ４にてはんだ接合することによって実装するための多層基板であり、実装用基板１のプリント回路１１に面する内部空洞１２と、実装部品２の外部端子と対向する面であって当該外部端子と対向する箇所に、内部空洞１２と連通する溶融はんだ流れ込み用スルーホール１３と、実装部品２の外部端子と対向する面であって上面視において実装部品２の外郭より外側に、内部空洞１２と連通するはんだ溶融視認用スルーホール１４と、を有する。【選択図】図３
2010040781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装部品の外部端子を表面配線層上にはんだ接合することによって、前記実装部品を実装する実装用基板であって、
前記実装用基板の内部配線層に面する内部空洞と、
前記実装部品の外部端子と対向する面であって当該外部端子と対向する箇所に、前記内部空洞と連通する第一連通穴と、
前記実装部品の外部端子と対向する面であって前記実装部品の外郭より外側に、前記内部空洞と連通する第二連通穴と、を有する実装用基板。
【請求項２】
前記内部配線層は、銅箔からなり、
前記実装部品を前記実装用基板にはんだ接合した後に、
前記第二連通穴から前記内部配線層の色を検査することによって、
前記はんだ接合の良否の判定が可能な請求項１に記載の実装用基板。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の実装用基板を製造する実装用基板製造方法であって、
前記実装用基板のコア材に、前記内部配線層を付着させる工程と、
前記内部配線層に、熱硬化性を有し、かつ、硬化後に溶剤剥離可能な樹脂を付着させる工程と、
前記内部配線層および樹脂が付着されたコア材に、前記表面配線層と前記内部配線層とを絶縁する絶縁材料と、前記表面配線層とを順次積層し、積層方向に圧縮する工程と、
前記表面配線層と前記絶縁材料と前記樹脂とに対して前記第一連通穴と第二連通穴とを開ける工程と、
前記第一連通穴及び／又は第二連通穴から溶剤を流し込むことによって前記硬化後の樹脂を除去する工程と、を具備する実装用基板製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装用基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の製造工程において、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージ、パッドグリッドアレイ（ＰＧＡ）パッケージ等の半導体パッケージを実装用基板の表面配線層（ランド）上にはんだ接合により実装する技術が広く知られている。
このような実装工程中に、はんだボール、ピン浮き等のはんだ接合不良が起こり得るため、一般的に実装工程後にはんだ接合状態に関する検査（良否判定）が行われる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、アレイ状に配列された外部端子を下面に有する半導体パッケージを表面配線層上に実装する実装用基板について、その表面配線層に、実装用基板の裏面に達するスルーホールを形成する技術が開示されている。
これによれば、実装用基板を障害物のない下側から確認することによって外部端子と表面配線層との接合状態を容易に検査できる。さらに、毛細管現象によってスルーホール内に余分なはんだが吸い込まれるため、外部端子間のショート等の不具合を防止できる。
しかしながら、特許文献１に開示される検査方法では、実装用基板の裏面にスルーホールの面積分デッドスペースができ、高密度化の妨げになるとともに、上面への実装に係る接合状態の確認のために基板を反転させて下面から視認する工程を要し、無駄な工程が発生する点で不利である。
【特許文献１】特開平１０−１８９８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、工数の追加を不要としつつ、容易にはんだの接合状態を検査できる実装用基板、及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の実装用基板は、実装部品の外部端子を表面配線層上にはんだ接合することによって、前記実装部品を実装する実装用基板であって、前記実装用基板の内部配線層に面する内部空洞と、前記実装部品の外部端子と対向する面であって当該外部端子と対向する箇所に、前記内部空洞と連通する第一連通穴と、前記実装部品の外部端子と対向する面であって前記実装部品の外郭より外側に、前記内部空洞と連通する第二連通穴と、を有する。
【０００６】
請求項２に記載のように、前記内部配線層は、銅箔からなり、前記実装用基板において、前記実装部品を前記実装用基板にはんだ接合した後に、前記第二連通穴から前記内部配線層の色を検査することによって、前記はんだ接合の良否を判定することが好ましい。
【０００７】
請求項３に記載の実装用基板製造方法は、前記実装用基板のコア材に、前記内部配線層を付着させる工程と、前記内部配線層に、熱硬化性を有し、かつ、硬化後に溶剤剥離可能な樹脂を付着させる工程と、前記内部配線層および樹脂が付着されたコア材に、前記表面配線層と前記内部配線層とを絶縁する絶縁材料と、前記表面配線層とを順次積層し、積層方向に圧縮する工程と、前記表面配線層と前記絶縁材料と前記樹脂とに対して前記第一連通穴と第二連通穴とを開ける工程と、前記第一連通穴及び／又は第二連通穴から溶剤を流し込むことによって前記硬化後の樹脂を除去する工程と、を具備する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、工数の追加を不要としつつ、容易にはんだの接合状態を検査できる実装用基板を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下では、図１〜図３を参照して、本発明に係る実装用基板の実施の一形態である実装用基板１について説明する。実装用基板１は、実装部品２を実装するための基板であり、実装部品２が実装用基板１上にはんだ４によってはんだ接合された（実装された）状態で半導体装置３として広く利用される。
実装部品２は、実装用基板１を冷却するためのダイパッド（放熱構造）を有するヒートシンクであり、その下面に外部端子を有する。
なお、半導体装置３の上面及び下面には、実装部品２だけでなく、ＬＳＩ、抵抗、コンデンサ等、その他の電子部品（不図示）が複数実装された状態で利用されることが一般的であるが、本実施形態では、その一つに着目して説明を行う。
【００１０】
図１に示すように、実装用基板１は、プリント基板１０、ランド２０等を具備する。
プリント基板１０は、多層基板であり、例えばガラスエポキシ樹脂からなる。プリント基板１０の内部には、銅箔からなる内部配線層としてプリント回路１１が設けられる。
なお、プリント回路１１の材料は銅箔に限定されず、導体箔からなるものであれば回路としての機能を担保でき、加えてその色がはんだ４の色（銀色）と異なるものであれば本発明を適用できる。
【００１１】
ランド２０は、プリント基板１０の表面に設けられる表面配線層（外層パターン）であり、実装部品２の外部端子に応じた形態に設けられる。ランド２０とプリント回路１１とは適宜の配線（不図示）によって接続され、実装部品２の外部端子とランド２０とをはんだ４を介して接合することによって、実装部品２が実装用基板１に実装され、実装部品２と実装用基板１とが電気的に接続される。
【００１２】
図１に示すように、プリント基板１０は、上記プリント回路１１に加えて、内部空洞１２、溶融はんだ流れ込み用スルーホール１３、はんだ溶融視認用スルーホール１４等を備える。
【００１３】
内部空洞１２は、プリント回路１１の表面に臨んで設けられ、プリント基板１０の上面（実装部品２が実装される面）とスルーホール１３・１４を介して連通される。
なお、内部空洞１２は、上面視においてその一部が実装部品２の外郭より外側にあれば良く、その大きさ、形状等は他の電子部品の実装に影響しない範囲であれば限定されるものではない。
【００１４】
溶融はんだ流れ込み用スルーホール１３は、実装部品２の外部端子と対向する箇所に設けられる穴である。スルーホール１３は、プリント基板１０の上面（実装用基板１において、実装部品２の外部端子と対向する面）から内部空洞１２にかけて設けられる。
なお、スルーホール１３は、実装部品２の下部においてクリームはんだ５の溶融速度が遅い箇所（溶融するタイミングが遅い箇所）に設けられることが好ましい。これによれば、クリームはんだ５の溶融確認の信頼度を向上できる。
【００１５】
はんだ溶融視認用スルーホール１４は、上面視において実装部品２の外郭より外側に設けられる穴である。スルーホール１４は、プリント基板１０の上面（実装用基板１において、実装部品２の外部端子と対向する面）から内部空洞１２にかけて設けられる。
なお、スルーホール１４は、目視又は撮像によって容易にその内部を視認可能な程度の大きさ、角度等を有する穴であれば良く、スルーホール１４を設ける個数も限定されない。
また、複数設けられるスルーホール１４・１４・・・を撮像によって視認する場合は、実装用基板１を平面方向に移動可能なＸＹステージ上に載置する、又は、カメラ等の撮像装置を走査させることによって容易、かつ確実に検査できる。
【００１６】
内部空洞１２、溶融はんだ流れ込み用スルーホール１３内に流れ込む溶融はんだの量は、実装部品２を実装用基板１に実装する際に用いるクリームはんだ５の全量に対して小さく設定されることが好ましく、クリームはんだ５の印刷量のバラツキに対するロバスト性を持たせることがさらに好ましい。
【００１７】
以下では、図２〜図３を参照して、実装部品２を実装用基板１上に実装する際の実装工程及び実装工程後に行う検査工程について説明する。
図２に示すように実装工程では、（ａ）実装用基板１のランド２０上にクリームはんだ５を印刷し、（ｂ）クリームはんだ５上に実装部品２を載置し、（ｃ）クリームはんだ５をリフローにて溶融することによって実装部品２と実装用基板１とがはんだ４によってはんだ接合される。
実装工程に次いで検査工程が行われる。
【００１８】
検査工程では、クリームはんだ５が溶融しているか否かを視認によって判定し、はんだ４の接合状態を検査する。
具体的には、図３に示すように、スルーホール１４を通じてプリント回路１１の色を確認することによって検査を行う。つまり、実装用基板１上に実装される実装部品２と同一面側からプリント回路１１の色状態の検査を行う。
このとき、（ａ）実装工程前において、銅箔からなるプリント回路１１は銅色（又は茶色）であるが、（ｂ）溶融したはんだ４がスルーホール１３、内部空洞１２を通ってプリント回路１１上に濡れ拡がることによって、スルーホール１４を通じて視認されるプリント回路１１表面がはんだ色（銀色）に変わることを利用する。
【００１９】
そして、スルーホール１４からの色状態の検査によって、はんだ色が確認された場合はクリームはんだ５が十分に溶融した状態と判定し、はんだ４の接合状態が良好であると判定する。
なお、検査工程の色状態の確認は人手（目視）によっても良いし、スルーホール１４近傍に配置するカメラ等によって得られる撮像画像を適宜処理することによっても良く、本発明では限定されない。
【００２０】
以上のように、実装用基板１は、実装部品２をランド２０上にはんだ４にてはんだ接合することによって実装するための多層基板であり、実装用基板１のプリント回路１１に面する内部空洞１２と、実装部品２の外部端子と対向する面であって当該外部端子と対向する箇所に、内部空洞１２と連通する溶融はんだ流れ込み用スルーホール１３と、実装部品２の外部端子と対向する面であって上面視において実装部品２の外郭より外側に、内部空洞１２と連通するはんだ溶融視認用スルーホール１４と、を有する。
これにより、実装部品２を実装用基板１上に実装するに際して、ランド２０上に印刷されたクリームはんだ５が溶融すると、毛細管現象によってスルーホール１３から内部空洞１２内へ濡れ拡がり、スルーホール１４に達する。また、内部空洞１２は、銅箔からなるプリント回路１１に面して設けられるので、スルーホール１４を通じてプリント回路１１を視認し、その色を確認することによって半導体装置３におけるはんだ４の接合状態の良否を容易に検査できる。また、スルーホール１４は、実装部品２が実装される面と同一面に設けられるので、検査の際に実装用基板１を反転させる等の特別な工程を追加する必要がない。
従って、本発明に係る実装用基板１によれば、工数の追加を不要としつつ、容易にはんだの接合状態を検査できる。
また、はんだ溶融視認用スルーホール１４は、上面視にて実装部品２の外郭より外側であれば任意の箇所に形成できるので、デッドスペースの発生を抑えて実装用基板１に対する高密度実装を実現できる。さらに、背の高い電子部品を実装した場合でも検査に適した箇所に形成できるので、背高部品の影響を最小限に抑えることができる。
また、実装工程において、過剰に供給されたクリームはんだ５がスルーホール１３を介して内部空洞１２に流れ込むことによって、余分なはんだの実装部品２の外部への流出、はんだボール、ピン浮きの発生を抑制できる。また、はんだ溶融時に発生する気泡（ボイド）もスルーホール１３を介して内部空洞１２内に導入でき、実装部品２下部のボイド率を低減できる。
従って、本発明に係る実装用基板１を用いれば、信頼性の高い半導体装置３を提供できる。
【００２１】
また、実装用基板１のプリント回路１１は銅箔からなり、実装部品２を実装用基板１にはんだ接合した後に、はんだ溶融視認用スルーホール１４からプリント回路１１の色状態を検査することによって、はんだ４の接合状態の良否を判定する。
これにより、はんだ溶融視認用スルーホール１４を介してプリント回路１１の色状態（プリント回路１１が銅色かはんだ色か）を検査する検査工程を行うことによって、容易にはんだ４の接合状態を検査することができ、サイクルタイムの短縮に寄与できる。
【００２２】
以下では、図４及び図５を参照して、本発明に係る実装用基板の製造方法の実施の一形態である実装用基板製造工程１００について説明する。実装用基板製造工程１００は、実装用基板１を製造する工程である。
【００２３】
図４に示すように、実装用基板製造工程１００は、内部配線層形成工程１１０、熱硬化樹脂付着工程１２０、積層プレス工程１３０、穴開け工程１４０、樹脂剥離工程１５０を具備する。
【００２４】
内部配線層形成工程１１０は、内部配線層であるプリント回路１１を実装用基板１のコア材３１上に形成する工程である。このコア材３１は、十分な剛性を有する材料からなり、例えばガラスエポキシ樹脂によって構成される。
図５に示すように、実装用基板１の内部配線層であるプリント回路１１は、コア材３１上に導体箔である銅箔３２を付着（プリント）することによって形成される。
【００２５】
熱硬化樹脂付着工程１２０は、プリント回路１１上に熱硬化樹脂３３を付着させる工程である。この熱硬化樹脂３３として、熱硬化性を有し、かつ、硬化後に溶剤剥離可能なものが用いられる。例えば、アルカリ剥離タイプのロジン変性マレイン樹脂、アルカリ可溶性ノボラック樹脂等が挙げられる。
なお、熱硬化樹脂３３の材料は限定されないが、実装用基板１のプリント回路１１、ランド２０等への影響を考慮すると、酸剥離性のものよりアルカリ剥離性のものが好ましい。
【００２６】
積層プレス工程１３０は、コア材３１、銅箔３２、熱硬化樹脂３３、プリプレグ３４及び外層パターン３５を積層し、圧縮することによって熱硬化樹脂３３を硬化させる工程である。
図５に示すように、ランド２０は、外層パターン３５をプリプレグ３４上に付着させることによって形成される。プリプレグ３４は、絶縁材料であり、銅箔３２（プリント回路１１）と外層パターン３５（ランド２０）との間を絶縁する。また、コア材３１とプリプレグ３４によってプリント基板１０の主たる構造体を形成する。
【００２７】
穴開け工程１４０は、外層パターン３５、プリプレグ３４及び熱硬化樹脂３３の適宜箇所に溶融はんだ流れ込み用のスルーホール１３及びはんだ溶融視認用のスルーホール１４を形成する工程である。
【００２８】
樹脂剥離工程１５０は、熱硬化樹脂３３を溶剤によって剥離させる工程である。この溶剤はアルカリ性の溶液であり、例えば水酸化ナトリウム水溶液である。
図５に示すように、穴開け工程１４０で形成されたスルーホール１３・１４から水酸化ナトリウム水溶液を流し込むことによって熱硬化樹脂３３を剥離（溶解）させる。これにより、熱硬化性樹脂３３をスルーホール１３・１４から外部に除去することができ、熱硬化性樹脂３３を除去することでプリント基板１０内に内部空洞１２が形成される。
【００２９】
以上の工程１１０〜１５０等を経て実装用基板１が製造される。
以上のように、実装用基板製造工程１００により、実装用基板１の製造を容易に実現できる。
【００３０】
なお、本発明を適用する実装用基板に実装する実装部品は、下面に外部端子を有する実装部品２に限定されず、実装用基板１のランド２０上にはんだ接合によって実装される電子部品であれば良く、例えばＢＧＡパッケージ、ＰＧＡパッケージ等のパッケージ部品も採用できる。
また、実装用基板１に設ける溶融はんだ流れ込み用スルーホール１３は、実装する電子部品に応じた箇所、個数にて設けることが好ましく、本実施形態のものには限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る実装用基板を用いた半導体装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係る実装用基板を用いた実装工程を示す模式図である。
【図３】本発明に係る実装用基板を用いた検査工程を示す模式図である。
【図４】本発明に係る実装用基板製造工程を示すフローである。
【図５】本発明に係る実装用基板製造工程を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１      実装用基板
２      実装部品
１２    内部空洞
１３    溶融はんだ流れ込み用スルーホール（第一連通穴）
１４    はんだ溶融視認用スルーホール（第二連通穴）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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