(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体部品を、半田リフロー装置を用いて半導体パッケージ基板に半田付けする際に、半導体パッケージ基板の反りを生じない半導体パッケージ基板、半導体パッケージ基板用治具および半導体パッケージ基板に半導体部品を半田付けする方法を提供する。【解決手段】半導体部品３３をフリップチップ実装するための半導体パッケージ基板３１であって、半導体部品３３が搭載される面の裏面側の最表面のビルドアップ配線導体を強磁性体とした。【選択図】図３
2014099533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体部品をフリップチップ実装するための半導体パッケージ基板であって、前記半導体部品が搭載される面の裏面側の最表面のビルドアップ配線導体が強磁性体からなることを特徴とする半導体パッケージ基板。
【請求項２】
前記強磁性体が、少なくともＮiまたはＣｏまたはＦｅのいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ基板。
【請求項３】
半田リフロー工程での加熱により半導体パッケージ基板が反るのを防止するための半導体パッケージ基板用治具であって、平板と、前記平板に埋設されその表面に露出した永久磁石とからなり、半導体パッケージ基板の半導体部品が搭載される面の裏面側の強磁性体からなるビルドアップ配線導体が、ソルダーレジストの開口部から露出している部位と、合致するように永久磁石を配置したことを特徴とする半導体パッケージ基板用治具。
【請求項４】
前記平板がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項４に記載の半導体パッケージ基板用治具。
【請求項５】
請求項３または４に記載の前記半導体パッケージ基板用治具を用いて、請求項１または２に記載の前記半導体パッケージ基板に半導体部品を半田付けする方法であって、
前記半導体パッケージ基板の半導体部品が搭載される面の裏面側を前記半導体パッケージ基板用治具に対面させて前記半導体パッケージ基板を載置する工程を備えていることを特徴とする半導体パッケージ基板に半導体部品を半田付けする方法。
【請求項６】
前記半導体パッケージ基板の半導体部品が搭載される面の裏面側を前記半導体パッケージ基板用治具に対面させて最表面の強磁性体を用いたビルドアップ配線導体がソルダーレジストの開口部で露出している部位が、前記半導体パッケージ基板用治具の永久磁石が配置されている部位に合致するように載置することを特徴とする請求項５に記載の半導体パッケージ基板に半導体部品を半田付けする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理によって半導体部品と半導体パッケージ基板を半田付けする際に、半導体パッケージ基板の反りや、半導体部品などの部材との熱膨張率差による伸び量差で、半田接続不良が発生しない半導体パッケージ基板、及び実装時に使用する半導体パッケージ基板用治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体部品を半導体パッケージ基板に半田付けする際にリフロー半田付け装置が使用されている。リフロー半田付け装置は、半導体パッケージ基板に予め半田ペーストを塗布し、その上に半導体部品を載せて半導体パッケージ基板を加熱することで、その半田を溶解させ半田付けを行う装置である。一般的に半導体パッケージ基板材料として使用される有機系のガラスエポキシ材の軟化温度は約１５０℃前後であるために、リフロー半田付け装置での加熱の際に、有機樹脂と導体金属配線の線膨張率差等で反りが発生してしまう。さらに、昨今、無鉛半田が使用され、一般的な無鉛半田は、鉛入り半田に比べ、融点が高く、リフロー半田付け工程において、リフロー半田付け装置内のヒータ設定温度が高くなることにより、半導体パッケージ基板の反りをより促進する傾向にある。
【０００３】
ここでは、以下に従来のリフロー半田付けの際のプリント基板での反り防止のためのプリント基板用治具について説明する。
【０００４】
従来、プリント基板の反り防止のためのプリント基板用治具は例えば特許文献１に記載されたものが知られている。図１にその従来のプリント基板用治具の例を示す。
【０００５】
１は熱処理するプリント基板であり、２はプリント基板１を固定するためのマグネットである。３はプリント基板１を載置し支持するための平板であり、４は平板３に複数のマグネット２を内蔵している反り防止用治具である。５は反り防止用治具４に内蔵されたマグネット２に対応した位置のプリント基板１上に載置され、プリント基板を固定するためのマグネットである。
【０００６】
以上のように構成された従来のプリント基板用治具について、以下その動作について説明する。
【０００７】
反り防止用治具４にプリント基板１を重ね合わせ、マグネット５を反り防止用治具４に内蔵されたマグネット２に対応した位置のプリント基板１上に載置する。反り防止用治具４に埋め込まれたマグネット２とプリント基板１上のマグネット５との間の磁力によってプリント基板１を反り防止用治具４に固定することで、プリント基板１に反りが発生するのを防止する。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の構成では、マグネット２とマグネット５が直接接触していないので、プリント基板１を挟み込む力が弱いという問題点を有していた。
【０００９】
また、マグネット２、５で挟持された部分は加熱される半田リフロー時でもプリント基板１の伸びが抑制されているが、構造上、部品搭載部にはマグネット２、５を配置することが出来ないためプリント基板１の伸びが自由となり、プリント基板１の反り（浮き）が発生するという問題を有していた。
【００１０】
半導体パッケージ基板では、高密度実装化に伴ってフリップチップ実装での半田バンプピッチが狭ピッチ化される傾向になってきており、半田バンプの形状も小さくなってきている。この状況に於いて、局所的にも半導体パッケージ基板の浮きが発生してしまうと、半田接続不良が発生し重大事故に繋がってしまう。
【００１１】
また、半導体パッケージ基板は、高速信号対応のため、ガラスクロスを含む絶縁層を無くして配線ピッチを狭ピッチ化するなど、半導体パッケージ基板の厚みが０．５ｍｍ以下になってきており、薄型化のために基板がより反り易く、半田接続不良が多発する問題が顕著になってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−３６８３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は半導体部品を半田リフロー装置を用いて半導体パッケージ基板に半田付けする際に、半導体パッケージ基板の反りを生じない半導体パッケージ基板と半導体パッケージ基板用治具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】
【００１４】
上記の課題を解決する手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、半導体部品をフリップチップ実装するための半導体パッケージ基板であって、前記半導体部品が搭載される面の裏面側の最表面のビルドアップ配線導体が強磁性体からなることを特徴とする半導体パッケージ基板である。
【００１５】
また請求項２に記載の発明は、前記強磁性体が、少なくともＮiまたはＣｏまたはＦｅのいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ基板である。
【００１６】
また請求項３に記載の発明は、半田リフロー工程での加熱により半導体パッケージ基板が反るのを防止するための半導体パッケージ基板用治具であって、平板と、前記平板に埋設されその表面に露出した永久磁石とからなり、半導体パッケージ基板の半導体部品が搭載される面の裏面側の強磁性体からなるビルドアップ配線導体が、ソルダーレジストの開口部から露出している部位と、合致するように永久磁石を配置したことを特徴とする半導体パッケージ基板用治具である。
【００１７】
また請求項４に記載の発明は、前記平板がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項４に記載の半導体パッケージ基板用治具である。
【００１８】
また請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の前記半導体パッケージ基板用治具を用いて、請求項１または２に記載の前記半導体パッケージ基板に半導体部品を半田付けする方法であって、
前記半導体パッケージ基板の半導体部品が搭載される面の裏面側を前記半導体パッケージ基板用治具に対面させて前記半導体パッケージ基板を載置する工程を備えていることを特徴とする半導体パッケージ基板に半導体部品を半田付けする方法である。
【００１９】
また請求項６に記載の発明は、前記半導体パッケージ基板の半導体部品が搭載される面の裏面側を前記半導体パッケージ基板用治具に対面させて最表面の強磁性体を用いたビルドアップ配線導体がソルダーレジストの開口部で露出している部位が、前記半導体パッケージ基板用治具の永久磁石が配置されている部位に合致するように載置することを特徴とす
る請求項５に記載の半導体パッケージ基板に半導体部品を半田付けする方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の半導体パッケージ基板用治具を使用して、半導体部品の半田リフロー工程での熱処理において、半導体パッケージ基板を固定することにより、半導体パッケージ基板に発生する反りを抑制し、半導体部品との半田接続不良を発生させない優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来のプリント基板用の反り防止用治具の一例を示す概略断面図。
【図２】本発明の半導体パッケージ基板の一例を示す概略断面図。
【図３】実施の形態１に記載の半導体パッケージ基板用治具を示す概略断面図。
【図４】実施の形態２に記載の半導体パッケージ基板用治具を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図２から図４を用いて説明する。
【００２３】
＜実施の形態１＞
本発明の半導体パッケージ基板用治具を用いて作製される半導体パッケージ基板は、次に述べる方法により作製することができる。
【００２４】
まず、ガラスクロスに未硬化のエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁シートに剥離可能な二重銅箔を貼着するとともに、絶縁シート中の熱硬化性樹脂を熱硬化させて銅張基板を得る。次にこの銅張基板に所定の半導体部品との接続パターンを形成するため、まずフォトレジストパターンを形成し、次いで電解銅めっきを行い、そのフォトレジストパターンを剥離することによりフリップチップ実装するためのフリップチップパッドを形成する。
【００２５】
次に、このフリップチップパッドが形成された銅張基板上に、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂に無機絶縁性フィラーを分散させた樹脂フィルムを貼着し、熱プレスすることにより樹脂フィルム中の熱硬化性樹脂を熱硬化させてビルドアップ絶縁層を形成する。ビルドアップ絶縁層の形成方法としては、液状の熱硬化性樹脂を塗布・乾燥・熱硬化させる方法を採用することも可能である。
【００２６】
次にビルドアップ絶縁層をレーザ加工し、ビアホールを穿孔するとともにビアホール内を含むビルドアップ絶縁層の表面にセミアディティブ法により銅めっき膜から成るビルドアップ配線導体を形成する。ビルドアップ配線導体を形成する方法としては、フルアディティブ法や各種の印刷的方法を採用することも可能である。
【００２７】
図２に示すように、さらに、次層のビルドアップ絶縁層２２や次層のビルドアップ配線導体２３の形成を順次必要な回数繰り返す。
【００２８】
最後のビルドアップ絶縁層２２を形成後、最後のビルドアップ配線導体２３には、少なくともＮｉまたはＣｏまたはＦｅのいずれかを含む強磁性体を用いたビルドアップ配線導体２４を形成する。形成方法としては、セミアディティブ工法を好適に使用できるが、これに限定するものではない。次にソルダーレジスト２５をコートし、二次実装に用いるパッドに開口パターンを位置合せして形成する。開口パターンの形成には、感光性ソルダーレジストを用いた場合はフォトリソ法を使用するが、感光性が無いソルダーレジストを使用する場合は、レーザー加工により形成することが可能である。次に銅張基板に貼った剥離可能な二重銅箔の剥離面で、銅張基板と半導体パッケージ基板２１とを剥離し、剥離した
面に残留している銅箔をエッチング除去することにより、所望の樹脂から成るビルドアップ絶縁層とビルドアップ配線導体とを交互に積層して成る半導体パッケージ基板２１を作製することができる。
【００２９】
ところで、半導体部品などの電子部品を搭載するための半導体パッケージ基板は、一般的に一辺の長さが数ｍｍ〜数十ｍｍ程度の四角平板状であり、一個ずつを個別に製造するとその製造効率が極めて悪いものとなる。そのため、通常は、一辺が数百ｍｍ程度の四角形状の大型パネル中に多数個の半導体パッケージ基板を縦横の並びに一体的に形成した後、前記大型基板から個々の半導体パッケージ基板を切り出すことにより、多数個の半導体パッケージ基板を同時集約的に製造する方法が採用されている。
【００３０】
通常、半導体パッケージ基板の切り出し前に、半導体部品等との半田接続用に半田印刷が行われ、所望する位置に半田パッドが形成される。
【００３１】
次に、半導体パッケージ基板に半導体部品を半田付けする工程を図３にて説明する。永久磁石で形成されたマグネット３４が埋設された半導体パッケージ基板用治具３２を用意する。これは、半導体パッケージ用基板３１に備えられた強磁性体を用いたビルドアップ配線導体２４がソルダーレジストの開口部から露出している部位と合致するようにマグネット３４を配置したものである。半導体パッケージ基板用治具３２の構成としては、半導体パッケージ基板に反りが発生しないようにマグネット３４を配置しておけば良いが、全面がマグネットであっても良いし、または全面を幾つかの領域に区分してマグネットを設けても良い。これらの場合は、強磁性体を用いたビルドアップ配線導体２４がソルダーレジストの開口部から露出している部位とマグネットを合致させることが不要となり、ただ半導体パッケージ基板を載置するだけで良い。  
【００３２】
次に、半導体パッケージ基板３１のビルドアップ配線導体の最も半導体パッケージ基板用治具３２に近い層を強磁性体で形成した面を半導体パッケージ基板用治具３２に対面させて、前記マグネット３４が埋設された半導体パッケージ基板用治具３２のマグネット３４と強磁性体で形成されているビルドアップ配線層のソルダーレジストの開口部から露出している部位とが合致するように配置することにより、半導体パッケージ基板用治具３２のマグネット３４の磁力による吸引力により半導体パッケージ基板３１が固定される。この工程は、例えば半導体パッケージ基板用治具３２の全面がマグネットで構成されていれば、マグネット３４と強磁性体で形成されているビルドアップ配線層を合致させる必要はない。
【００３３】
次に、フラックスを半導体部品の搭載位置に塗布し、半導体部品３３を搭載する。次いで、リフロー半田付け装置にて半田を溶融接合させて実装を行う。
【００３４】
鉛フリー半田を用いるリフロー半田付け装置では、ピーク温度が２６０℃の高温に晒されるため、一般に使用される有機系の絶縁材料を用いる半導体パッケージ基板は、反りが生じるのだが、本発明の半導体パッケージ基板３１は、マグネット３４の磁力で治具３２に固定されるため、半導体パッケージ基板用治具３２に密着し反りが発生しない。このため、半導体部品とのコプラナリティを良好な値に確保でき、半田接続不良が発生しない。
【００３５】
＜実施の形態２＞
半導体パッケージ基板の構造は、実施の形態１と同じものを用い、図４にて説明する。永久磁石で形成されたマグネット４４が埋設された半導体パッケージ基板用治具４２と、外寸は前記半導体パッケージ基板用治具サイズ以下であり、内寸は半導体部品より小さい窓枠が開口した前記半導体パッケージ基板用治具４２と同じ材質のカバー治具４５を用意する。なお、カバー治具４５にもマグネット４４が埋設されており、より強力に半導体パ
ッケージ基板４１を前記半導体パッケージ基板用治具４２に固定させることができるため、半導体パッケージ基板４１の反りを押さえ込むことが可能となる。
【００３６】
次に、半導体パッケージ基板４１の配線導体層を強磁性体で形成した面を、前記マグネット４４が埋設された半導体パッケージ基板用治具４２の所定の位置に配置すると、治具４２のマグネット４４により半導体パッケージ基板４１が固定される。更に、カバー治具４５を半導体パッケージ基板４１の上に搭載し、カバー治具４５の開口枠からフラックスを半導体部品の搭載位置に塗布し、半導体部品４３を搭載する。次いで、リフロー半田付け装置にて半田を溶融接合させて実装を行う。実施の形態１と同様に半導体部品とのコプラナリティを良好な値に確保でき、半田接続不良が発生しない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、上記で説明に限定されることなく、例えば医薬品や窯業などの分野において、薄い板材を熱処理する場合に発生する反りの問題を低減する用途にも利用することが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・プリント基板
２、５、３４、４４・・・マグネット
３・・・平板
３２、４２・・・半導体パッケージ基板用治具
４・・・反り防止用治具
２１、３１、４１・・・半導体パッケージ基板
２２・・・ビルドアップ絶縁層
２３・・・ビルドアップ配線導体
２４・・・強磁性体を用いたビルドアップ配線導体
２５・・・ソルダーレジスト
３３、４３・・・半導体部品
４５・・・カバー治具
【図１】
2014099533.tif 000003
【図２】
2014099533.tif 000004
【図３】
2014099533.tif 000005
【図４】
2014099533.tif 000006