(57)【要約】【課題】  複数のパッドが形成された表面及び該表面上のソルダーレジストを有し、パッドがソルダーレジストから露出する回路基板に対して、高さのあるソルダーバンプを形成する方法を開示する。【解決手段】  回路基板（１）に対して第１の型板印刷および第１のリフロー処理を行うことにより、複数の第１のソルダーバンプをパッド（１０）上に形成する。そして、回路基板に第２の型板印刷および第２のリフロー処理を行うことにより、第１のソルダーバンプ上にソルダーペーストを形成し、このソルダーペースト及び第１のソルダーバンプを一体化させて、パッド上に高さのあるソルダーバンプ（３０ａ）を形成する。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパッドが形成された表面と、該表面上に設けられたソルダーレジストとを有し、前記複数のパッドが前記ソルダーレジストから露出する回路基板に対して、高さのあるソルダーバンプを形成する方法であって、
前記回路基板のパッドに対応した複数の第１の穴部を有する第１のマスクを、前記回路基板の表面に形成するステップと、
前記第１のマスクの第１の穴部に対して、スキージを用いて迅速かつ低い押圧状態で第１のソルダーペーストを充填するステップと、
前記第１のマスクを取り除くステップと、
前記回路基板上に残った前記第１のソルダーペーストを、前記回路基板のパッド上で複数の第１のソルダーバンプにするために、前記回路基板に対して第１のリフロー処理を行うステップと、
前記第１のソルダーバンプに対応する複数の第２の穴部を有し、前記第１のマスクの厚みよりも厚い第２のマスクを、前記回路基板の表面に形成するステップと、
前記第２のマスクの第２の穴部に対して、前記第１のソルダーペーストよりも高い密度の第２のソルダーペーストを、スキージを用いてゆっくりとかつ高い押圧状態で充填するステップと、
前記第２のマスクを取り除くステップと、
前記回路基板上に残った前記第２のソルダーペーストが第１のソルダーバンプと一体となり、パッド上で高さのあるソルダーバンプを形成するために、前記回路基板に対して第２のリフロー処理を施すステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
複数のパッドが形成された表面と、該表面上に設けられたソルダーレジストとを有し、前記複数のパッドが前記ソルダーレジストから露出する回路基板に対して、高さのあるソルダーバンプを形成する方法であって、
各パッド上に第１のソルダーペーストを形成するために、前記回路基板に対して第１の型板印刷を行うステップと、
前記第１のソルダーペーストを前記パッド上で複数の第１のソルダーバンプとするために、前記回路基板に対して第１のリフロー処理を行うステップと、
前記各第１のソルダーバンプに第２のソルダーペーストを形成するために、前記回路基板に対して第２の型板印刷を行うステップと、
前記第２のソルダーペーストが前記第１のソルダーバンプと一体となり、前記パッド上で高さのあるソルダーバンプを形成するために、前記回路基板に対して第２のリフロー処理を行うステップとを有することを特徴とする形成方法。
【請求項３】
前記第１の型板印刷は、複数の第１の穴部を有する第１のマスクを用いて行われ、
前記第２の型板印刷は、前記第１の穴部よりも径が大きい複数の第２の穴部を有し、前記第１のマスクの厚みよりも厚い第２のマスクを用いて行われることを特徴とする請求項２に記載の形成方法。
【請求項４】
前記第１の型板印刷は、スキージを用いて迅速且つ低い押圧状態で行われ、
前記第２の型板印刷は、スキージを用いてゆっくりと且つ高い押圧状態で行われ、
前記第２のソルダーペーストの密度は、前記第１のソルダーペースの密度よりも高いことを特徴とする請求項２又は３に記載の形成方法。
【請求項５】
前記型板印刷の回数および前記リフロー処理の回数は、２回よりも多いことを特徴とする請求項２から４のいずれか１つに記載の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板の製造方法であって、具体的には回路基板上に大量のソルダーバンプを形成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ソルダーレジストから露出している複数のパッドは、ＢＧＡ（Ball Grid Array）やＱＦＰ（Quad Flat Package）等の表面実装素子と半田付けするために設けられている。一般的に、銅、金、銀などで構成されているパッドは、直接半田付けすることは困難である。このため、通常、パッドは、半田の濡れ性や配列を向上させるために、半田で塗装されている。そして、ＢＧＡのバンプやフリップチップはパッドと半田付けされる。
【０００３】
また、塗装された半田は、パッド上において、ある程度の高さや形を有しており、例えば、ＢＧＡのバンプやフリップチップと容易に半田付けすることができる球状となっている。このように、半田の塗装処理は、表面実装技術において必要な工程であると考えられている。
【０００４】
従来における半田の塗装処理は、型板印刷方式によって行われている。型板印刷においては、まず、パターン化された穴部を有するマスクを回路基板に設ける。ここで、マスクにおけるパターン化された穴部は、回路基板上のパッドに対応するように設計されている。
【０００５】
次に、上記のマスクを回路基板に乗せ、マスクにおけるパターン化された穴部に対して、スキージを用いてソルダーペーストを充填する。
【０００６】
次に、マスクを取り除き、ソルダーペーストが表面実装素子を半田付けするためのソルダーバンプとなるように、回路基板に対してリフロー処理を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マスクにおける穴部のパターンにおいて、半田の高さの要求を満たす場合には、バンプのピッチを１５０ｎｍよりも小さくするといった微細なピッチの要求を達成することが困難である。これは、マスクの厚みや、パターン化された穴部を形成する手法に限度があるためである。すなわち、マスクの厚みは薄く、ソルダーバンプの歩留まりが低く、ソルダーペーストの量を制御することができないからである。
【０００８】
上述した制限があったり、幾つかの素子では半田付けにおいてより多くの半田が必要とされたりするため、２０ｎｍ又は２０ｎｍ以上の高さを持つソルダーバンプについては強く要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は主に、ソルダーバンプの品質を向上させるとともに、ソルダーバンプに対する高い要求に応えるために、回路基板上に高さのあるソルダーバンプを形成する方法を提供するものである。
【００１０】
具体的には、回路基板は、複数のパッドが形成された表面と、この表面上に設けられたソルダーレジストとを有しており、複数のパッドはソルダーレジストから露出している。本発明のソルダーバンプを形成する主な方法は以下の通りである。
【００１１】
まず、複数の第１のソルダーバンプをパッド上に形成するために、回路基板に対して第１の型板印刷と第１のリフロー処理を行う。そして、回路基板に対して第２の型板印刷と第２のリフロー処理を行う。これにより、第１のソルダーバンプ上にソルダーペーストを形成するとともに、パッド上に高さのあるソルダーバンプを形成するために、ソルダーペーストを第１のソルダーバンプと一体化させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の方法によって形成されるソルダーバンプに対して、半田付けに対する要求を満たす好ましい径および高さを持たせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１から図９は、本発明の実施例１であるソルダーバンプの形成方法を示す図であって、回路基板上に高さのあるソルダーバンプを形成するための方法を順に説明する図である。
【００１５】
図１において、回路基板１は、複数の配線パターンを有する多層回路基板であり、複数のパッド１０を有している。また、回路基板１は、複数の開口部１２を有するソルダーレジスト１１が形成された表面を有する。これらの開口部１２からは、各開口部１２に対応したパッド１０が露出しており、これらのパッド１０は、電気素子と半田付けされる。
【００１６】
図２に示すように、第１のマスク２は回路基板１の表面に形成されている。第１のマスク２は、複数の第１の穴部２０を有している。各第１の穴部２０は、回路基板１の各パッド１０に対応するように設けられている。
【００１７】
図３において、第１のマスク２における第１の穴部２０には、スキージを用いた素早く且つ低い押圧状態での充填処理によって、第１のソルダーペースト３が充填されている。この状態において、第１のソルダーペースト３の量は、第１のマスク２における第１の穴部２０を充填するだけの量となっている。
【００１８】
図４は、回路基板１から第１のマスク２が取り除かれ、回路基板１上に第１のソルダーペースト３が残っている状態を示す図である。図５に示すように、回路基板１に対して第１のリフロー処理を行うと、第１のソルダーペースト３は、回路基板１のパッド１０上において、複数の第１のソルダーバンプ３０となる。第１のリフロー処理と重力によって、第１のソルダーペースト３は溶けてソルダーレジスト１１の開口部１２内に流れ込む。
【００１９】
この結果、溶けた第１のソルダーペースト３は、張力によって凝集して球状の第１のソルダーバンプ３０となる。第１のソルダーペースト３は、少量だけ回路基板１に設けられ、大きな顆粒構造および低密度の特性を有しているため、第１のソルダーバンプ３０の径は小さくなる。
【００２０】
図６に示すように、第２のマスク２ａは、回路基板１の表面上に形成されている。第２のマスク２ａは、複数の第２の穴部２０ａを有しており、これらの第２の穴部２０ａは、第１のソルダーバンプ３０に対応している。また、第２のマスク２ａにおける第２の穴部２０ａの径は、第１のマスク２における第１の穴部２０の径よりも大きいことが好ましい。
【００２１】
図７において、第２のマスク２ａにおける第２の穴部２０ａには、スキージを用いることによって、第２のソルダーペースト３ａが充填されている。また、本実施例において、第２のマスク２ａは、第１のマスク２の厚みよりも大きい厚みを有することが好ましい。
【００２２】
この場合には、第２のマスク２ａにおける第２の穴部２０ａに対して、スキージを用いて、ゆっくりと、且つ確実な状態で、第２のソルダーペースト３ａを充填する。この状態では、第２のマスク２ａにおける第２の穴部２０ａを充填し、第１のソルダーバンプ３０ａの全体を覆うだけの十分な量の第２のソルダーペースト３ａを用いる。
【００２３】
図８は、回路基板１から第２のマスク２ａが取り除かれ、回路基板１上に第２のソルダーペースト３ａが残っている状態を示す図である。回路基板１に対して第２のリフロー処理を行うと、図９に示すように、回路基板１上に残った第１のソルダーペースト３ａが、第１のソルダーバンプ３０と一体となり、回路基板１のパッド１０上で高さのあるソルダーバンプ３０ａが形成される。
【００２４】
第２のソルダーペースト３ａおよび第１のソルダーバンプ３０は、第１のリフロー処理によって溶けて１つとなる。そして、一体となった第２のソルダーペースト３ａおよび第１のソルダーバンプ３０は、張力によって凝集することで、球状で高さのあるソルダーバンプ３０ａとなる。
【００２５】
第２のソルダーペースト３ａは大量に回路基板１に設けられ、小さな顆粒構造および高密度の特性を有しているため、高さのあるソルダーバンプ３０ａの径は、上方に向かって大きくなる。
【００２６】
上述したように本発明の方法によれば、２回の型板印刷を行うことにより、高さのあるソルダーバンプを形成している。また、第１の型板印刷処理は、小径のソルダーバンプを形成するためのものであり、第２の型板印刷処理は、小径のソルダーバンプと一体となり、大きな径を有するソルダーバンプを形成するためのものである。
【００２７】
小さなバンプのピッチや高さのあるソルダーバンプを求める幾つかの装置で実験したところ、本発明の方法によって形成されたソルダーバンプの高さは、平均で２０ｎｍとなり、１回だけの型板印刷によって形成された高さ１０ｎｍの従来のソルダーバンプよりも大きくなっている。
【００２８】
上述した記載から、本発明の技術分野に属する当業者は、型板印刷処理を数回繰り返して行うことによって、ソルダーバンプを徐々に高くすることができる。さらに、マスクの厚み、ソルダーペーストの量や濃度、印刷条件を変更することによって、高さのあるソルダーバンプの品質や高さを決定することができる。
【００２９】
本発明によれば、半田付けの際に、より多くの半田が必要となる場合において、回路基板上に形成された高さのあるソルダーバンプによって、素子の半田付けを補助することができる。
【００３０】
本発明における大きな特徴および利点は、上述したように本発明の構成および機能の詳細とともに述べたとおりである。そして、この新規な特徴は、特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、開示内容だけではなく、詳細な変更を行ってもよい。特に、発明の本質となる範囲内、特許請求の範囲内で表現された用語の広い一般的な意味によって示される十分な範囲内において、部品の形状、大きさ及び配置、材料、これらの組み合わせを変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１における回路基板の一部の断面図であって、パッドおよびソルダーレジストが形成された回路基板を示す図である。
【図２】図１に示す状態に対して行われる処理を説明する図であって、回路基板上に形成された第１のマスクを示す図である。
【図３】図２に示す状態に対して行われる処理を説明する図であって、第１のマスクにおいて、第１のソルダーペーストで充填された第１の穴部を示す図である。
【図４】図３に示す状態に対して行われる処理を説明する図であって、第１のマスクが取り除かれた状態を示す図である。
【図５】図４に示す状態に対して行われる処理を説明する図であって、第１のリフロー処理後における第１のソルダーバンプに形成された第１のソルダーペーストを示す図である。
【図６】図５に示す状態に対して行われる処理を説明する図であって、回路基板上に形成された第２のマスクを示す図である。
【図７】図６に示す状態に対して行われる処理を説明する図であって、第２のマスクにおいて、第２のソルダーペーストで充填された第２の穴部を示す図である。
【図８】図７に示す状態に対して行われる処理を説明する図であって、第２のマスクが取り除かれた状態を示す図である。
【図９】図８に示す状態に対して行われる処理を説明する図であって、第２のリフロー処理後に高さのあるソルダーバンプを形成するために、第１のソルダーバンプと一体となっている第１のソルダーペーストを示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１：回路基板
２：第１のマスク
２ａ：第２のマスク
３：第１のソルダーペースト
３ａ：第２のソルダーペースト
１０：パッド
１１：ソルダーレジスト
１２：開口部
２０：第１の穴部
２０ａ：第２の穴部
３０ａ：ソルダーバンプ
【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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【図６】
2006222323.tif 000008
【図７】
2006222323.tif 000009
【図８】
2006222323.tif 000010
【図９】
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