(57)【要約】【課題】  半田バンプの高さのバラツキを最小限に抑制し、包含されるボイドを減少させて、ＩＣ等の半導体素子の実装用パッドへの実装歩留まりや、実装信頼性、耐ヒートサイクル性を向上させること。【手段】  印刷用マスクの開口部をソルダーレジスト層の開口部よりも大きく形成し、印刷用マスクの開口部の中心とソルダーレジスト層の開口部の中心とを所定量だけずらして載置させ、または開口させると共に、これらの開口内のいずれかの位置に、ソルダーレジスト層の大きな露出部が生じるように開口させた状態で、半田ペーストを印刷用マスクの開口部から充填して、実装用パッド上に印刷し、その後、リフロー処理することによって、半田バンプを形成する。【選択図】  図１
2006173325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線板に形成されたソルダーレジスト層の開口部から露出する半導体素子実装用パッドに、印刷用マスクに形成された印刷用開口部を対向させた状態で、半田ペーストをスキージを用いて充填することによって、半導体素子実装用パッド上に半田ペーストを印刷し、その後、リフロー処理を施すことによって、前記半導体素子実装用パッド上に半田バンプを形成する方法において、
前記印刷用マスクの開口部の開口径をｄｍ（μｍ）とし、ソルダーレジスト層の開口部の開口径をｄｓ（μｍ）とするとき、前記印刷用マスクの開口部の中心と前記ソルダーレジスト層の開口部の中心とを、２〜（ｄｍ−ｄｓ）／２（μｍ）の範囲で、ずらして載置させ、または開口させて、印刷用マスクの開口部内のいずれかの位置に、ソルダーレジスト層の大きな露出部が生じるように開口させることを特徴とする半田バンプ形成方法。
【請求項２】
前記印刷用マスクの開口内に生じるソルダーレジスト層の大きな露出部は、前記スキージの移動方向と反対の側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半田バンプ形成方法。
【請求項３】
前記印刷用マスクは、メタルマスクまたはドライフィルムを用いて形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の半田バンプ形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷用マスクを使用してプリント配線板における実装用パッドに対して半田ペーストを印刷するとともに、リフロー処理を行って実装用パッドに半田バンプを形成する方法に関し、特に、ソルダーレジストの開口中心と半田印刷用マスクの開口中心をずらした状態で印刷することで、バンプ高さを均一にし、かつ５μｍ以上のボイドを含まない半田バンプを形成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フリップチップや、ＣＳＰ等の半導体素子をプリント配線板上に実装するような従来技術としては、プリント配線板上に形成された実装用パッド上に半田バンプを形成し、その半田バンプを介して半導体素子を実装する方式がある（特許文献１を参照）。
このような実装方式では、半田バンプが形成される実装用パッドは、ソルダーレジスト層で覆われていて、実装用パッドの中心部のみがソルダーレジスト層に形成した開口から露出している。
【０００３】
実装用パッド上に半田バンプを形成するには、まず、ソルダーレジスト層に形成した開口部に対応した開口を有する印刷用マスクを、その開口中心がソルダーレジスト層の開口部の中心と一致するように、プリント配線板に形成されたアライメントマークと印刷用マスクのアライメントマークとの位置合わせを行なって、ソルダーレジスト層表面に積層配置する。そのような位置合わせの後、スキージを用いる印刷法にて、印刷用マスク開口から実装用パッド上に半田ペーストを充填している。スキージを用いる印刷法により半田ペーストを充填する場合、半田ペーストはスキージの移動により印刷用マスク面上をローリングする。そして、そのローリングにより、半田ペーストは、スキージ移動方向に対して前方から実装用パッド上に充填される。前方方向から優先して充填されるので、印刷用マスクとソルダーレジストおよびソルダーレジストと実装用パッドとで形成される角部の空気や、ローリング時に巻き込んだ空気を後方へ押し出すことができた。従って、実装用パッド上に充填された半田ペーストにはボイドを含有する可能性は低かった。
このように実装用パッド上に半田ペーストを印刷した後、プリント配線板をリフロー装置にセットしてリフロー処理を行うことによって、実装用パッド上に半田バンプを形成する。
【特許文献１】公開特許公報  平成１０−３３５８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、プリント配線板のファイン化が推進されている現今においては、実装用パッドのピッチが、０．１〜０．２ｍｍ程度であり、露出しているパッド径が、３０〜１４０μｍに設定されている。このように、実装用パッドのピッチが０．１〜０．２ｍｍとなると、ソルダーレジスト開口部の開口径（開口径：３０〜１４０μｍ）および印刷用マスクの開口径も小さくなるので、印刷用マスク開口部とソルダーレジスト開口部および実装用パッドで形成される半田ペースト充填開口部内で半田ペーストをローリングさせながら充填することが難しくなる。このため、半田ペーストは、ローリングにより、半田ペースト充填用開口部に充填されるのではなく、スキージにより真上から圧入される傾向が強くなる。そのため、印刷用マスクとソルダーレジストおよびソルダーレジストと実装用パッドとで形成される角部の空気や、印刷用マスク面上をローリングする際に巻き込んだ空気を押出すことが難しくなり、半田ペースト内にボイドとして残存することとなる。このようなボイドは、リフローしても半田バンプ内に残存してしまうので、形成した半田バンプにはボイドが内包されることになり、その結果、半導体素子への電源供給の遅延や発熱が起こるという問題もあった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、従来技術が抱える上記問題点を解消し、半田バンプ高さのバラツキを最小限に抑制して、ＩＣ等の半導体素子の実装用パッドへの実装歩留まりや、実装信頼性、耐ヒートサイクル性を大幅に向上させることができる半田バンプ形成方法を提案することにある。
本発明の他の目的は、半田バンプに包含されるボイドを減少させて、実装用パッドに実装された半導体素子への電源供給の遅延や発熱を防止したり、ボイドを起点として半田バンプに亀裂が入ることを防止できる半田バンプ形成方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者は、上記目的の実現に向け鋭意研究を重ねた結果、以下の内容を要旨構成とする発明に想到した。
すなわち、本発明は、
プリント配線板に形成されたソルダーレジスト層の開口部から露出する半導体素子実装用パッドに、印刷用マスクに形成された印刷用開口部を対向させた状態で、半田ペーストをスキージを用いて充填することによって、半導体素子実装用パッド上に半田ペーストを印刷し、その後、リフロー処理を施すことによって、前記半導体素子実装用パッド上に半田バンプを形成する方法において、
前記印刷用マスクの開口部の開口径をｄｍ（μｍ）とし、ソルダーレジスト層の開口部の開口径をｄｓ（μｍ）とするとき、前記印刷用マスクの開口部の中心と前記ソルダーレジスト層の開口部の中心とを、２〜（ｄｍ−ｄｓ）／２（μｍ）の範囲で、ずらして載置させ、または開口させて、印刷用マスクの開口部内のいずれかの位置に、ソルダーレジスト層の大きな露出部が生じるように開口させることを特徴とする半田バンプ形成方法である。
【０００７】
また、本発明において、印刷用マスクの開口内に生じるソルダーレジスト層の大きな露出部は、スキージの移動方向と反対の側（移動開始側）に生じるようにすることができる。即ち、印刷用マスクの開口縁部とソルダーレジスト層の開口縁部との距離が、スキージ移動方向に対して一様でないように、しかも印刷用マスクの開口とソルダーレジスト層の開口がオーバーハングしないように印刷用マスクを配置させ、スキージをソルダーレジスト層の露出面積が大きい側から小さい側に向かって移動させることができる。
【０００８】
また、本発明において、前記印刷用マスクは、メタルマスクまたはドライフィルムを用いて形成することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる半田バンプの形成方法によれば、半田ペーストは印刷用マスクの開口部を通ってソルダーレジスト開口部に充填されるが、その際、図１に示すように、印刷用マスク開口部の中心とソルダーレジスト開口部の中心とが、所定の範囲内の距離だけずれた状態で、しかも開口がオーバーハングしないように配置されているため、印刷用マスクで覆われていないソルダーレジスト層の露出部の面積が一様でなくなる、即ち、ソルダーレジスト層の露出表面積が大きな個所と小さな個所ができるので、半田ペーストは、実装パッド上にソルダーレジスト層の露出表面積が小さい個所、即ち、印刷用マスクの開口縁部とソルダーレジスト層の開口縁部との距離が小さい側から優先的に充填されるようになる。
【００１０】
なぜならば、印刷用マスク開口縁部とソルダーレジスト層の開口縁部との距離が近い側（ソルダーレジスト層の小さな露出部側、図１参照）は、その反対側（ソルダーレジスト層の大きな露出部側）に比べてソルダーレジストの露出量が小さいので、半田ペーストを実装用パッド上に充填するのにソルダーレジスト層が邪魔になりにくいからである。このため、印刷法による半田ペーストの充填において、圧入傾向が強くなるプリント配線板（例えば、実装用パッドピッチが、０．１〜０．２ｍｍで、ソルダーレジスト開口径が、３０〜１４０μｍのプリント配線板）においても、半田ペーストがソルダーレジスト層の露出量が小さい側から優先的に、実装用パッド上に充填される。そのため、印刷用マスクとソルダーレジストおよびソルダーレジストと実装用パッドとで形成される角部の空気や印刷用マスク面上をローリングする際に巻き込んだ空気を、ソルダーレジスト層の露出量が大きい側へ押し出すことが可能となる。
したがって、半田ペーストが実装用パッドの表面から印刷用マスクの表面まで確実に充填され、半田高さのバラツキが最小限に抑制された半田バンプを形成することができる。その結果、実装用パッドと半導体素子との接続を容易かつ確実に行なうことができるので、実装歩留まりや実装信頼性を大幅に向上させることができる。また、半田ペースト充填時に空気を押し出しやすくなるので、５μｍ以上のボイドがない、あるいはボイドが全くない半田バンプを形成することができるのである。
【００１１】
また、本発明によれば、従来技術にかかる方法で形成された半田バンプよりも電気抵抗を大幅に低下させた半田バンプを得ることができるので、IC等の半導体素子への電源供給の遅延がなくなると共に、半導体素子を実装した場合にも発熱がなくなる。また、耐ヒートサイクル性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明にかかる半田バンプの形成方法は、印刷用マスクの開口部の中心とソルダーレジスト層に形成した開口部の中心とを所定の範囲内に敢えてずらした状態で、印刷用マスク開口を介して半田ペーストをソルダーレジスト層に形成した開口内に充填し、その開口内に露出する実装用パッドに印刷することを特徴とする。
【００１３】
前記印刷用マスクの開口部の中心とソルダーレジスト層の開口部の中心との間のずれ量Δは、２μｍ以上、Ｄμｍ以下の範囲とする。なお、ずれ量Δの許容最大値は、印刷用マスクの開口径をｄｍ（μｍ）とし、ソルダーレジスト層の開口部の開口径をｄｓ（μｍ）とするとき、（ｄｍ−ｄｓ）／２で表される。
【００１４】
前記ずれ量Δが２μｍ未満であると、ソルダーレジスト層の露出部が少ない側からの優先的な充填が少ないため、ペースト充填の際にペースト内に巻き込まれる気泡を押し出すことができない。このため、半田ボリュームが不均一となって、リフロー後の半田バンプの高さに許容範囲（σで５未満）を超えた大きなバラツキが発生したり、半田バンプ内に５μｍ以上のボイドを内包してしまう。
【００１５】
一方、前記ずれ量ΔがＤμｍを超えると、印刷用マスクがソルダーレジストの開口に対してオーバーハングするため、気泡を押し出すことが不可能となる。このため、半田ボリュームが不均一となって、リフロー後の半田バンプの高さに許容範囲を超えた大きなバラツキが発生したり、半田バンプ内に５μｍ以上のボイドを内包してしまう。
【００１６】
したがって、前記ずれ量Δが２μｍ以上で、Ｄμｍ以下の範囲である場合に、半田ペーストが実装用パッド上に、ソルダーレジスト層の露出部が少ない側から優先的に充填されるため、その半田ペーストが気泡を巻き込んだとしても反対方向へ押し出すことが可能となる。このため、半田ペースト内には気泡が内包されにくいので半田ボリュームが一定となる。その結果、リフロー後の半田バンプは、５μｍ以上のボイドがなく、高さのバラツキが許容範囲内（σで５未満）のものとなるのである。
【００１７】
前記印刷用マスクとしては、例えば、市販のマスク材料から、エッチング加工や、アディティブ加工、レーザ加工等の常法によって形成したものを用いることができる。
前記印刷用マスクは、例えば、ニッケル合金や、ニッケル−コバルト合金等の金属からなるメタルマスクや、エポキシ樹脂や、ポリイミド樹脂等の樹脂からなるプラスチックマスクが用いられる。
【００１８】
本発明において使用される印刷用マスクは、かかる例示のみに限定されるものではないが、コストや、耐久性、開口部の精度等の点から、ニッケル合金や、ニッケル−コバルト合金からアディティブ法によって形成されたメタルマスクが好ましい。
【００１９】
また、前記印刷用マスクの厚みは、形成されるべき半田バンプのソルダーレジスト層表面からの所望の突出高さに応じて選定されるが、通常は１０〜１５０μｍ程度の範囲が好ましく、１５〜６０μｍ程度の範囲がより好ましい。その理由は、厚さが１０μｍ未満では、バンプの高さや体積が小さくなったり、バンプ高さのバラツキが許容範囲を超えて大きくなったりするので、ヒートサイクル時にバンプに亀裂が入るからであり、１５０μｍを超えると、５μｍ以上のボイドを生じることなく充填することが難しいからであるからである。
【００２０】
さらに、印刷用マスクに形成される開口部の形状および大きさは、ソルダーレジスト層に設ける開口部の形状および大きさに関連して選択され、例えば、直径６０〜１８０μｍ程度の円形の開口にすることができる。
その理由は、開口径が６０μｍ未満では、バンプの高さや体積が不足するからであり、開口径が１８０μｍを超えると、リフロー時に、隣接する半田ペースト間で半田ペーストの移動が起こり、バンプの高さや体積が小さな半田バンプができるからである。
【００２１】
本発明における印刷用マスクは、液状またはフィルム状のレジスト材を用いて形成することもできる。その場合、実装用パッドが形成されている基板表面に、常法によってソルダーレジスト層を形成した後、写真法またはレーザにより、半田バンプを形成すべきソルダーレジスト層の所定の位置に、直径が３０〜１４０μｍの開口を形成する。次に、ソルダーレジスト層上に、印刷用マスクとしてのフィルム状のレジスト層を形成し、そのレジスト層に、写真法またはレーザにより、ソルダーレジスト層に形成した開口の中心から、所定の距離だけずれた位置に中心を有する、直径が６０〜１８０μｍの印刷用開口を形成する。その後、開口内に半田ペースト充填し、リフロー処理して半田バンプを形成した後、ソルダーレジスト層の少なくとも一部が溶解しないで残存するようにレジスト層を除去する。
【００２２】
前記レジスト層は、例えば、アルカリ可溶性の光硬化型ドライフィルム（日立化成（株）製、商品名「フォテックＨ−Ｎ１５０（厚み：５０μｍ）」、商品名「フォテックＨ−Ｗ４７５（厚み：７５μｍ）」）や、感光性でシート状のドライフィルム（デュポン社製、商品名「ＲＩＳＴＯＮ（厚さ３８μｍ）」や、ニチゴーモートン社製、商品名「ＮＩＴ２１５（厚さ１５μｍ）」）等を選択することが可能である。
【００２３】
前記レジスト層の形成は、フィルム状の場合、貼付により行うことができる。また、レジスト層は、加熱圧着または適切な接着剤を用いて直接貼付してもよいし、あるいは粘着剤層とマイラーフィルムとでドライフィルムを挟持してなる粘着剤付き耐熱シート（例えばデュポン社製：カプトン等）を貼付してもよい。
なお、粘着剤付き耐熱シートを貼付した場合には、直後にマイラーフィルムを剥離してもよいし、後工程で開口を形成した後、あるいは後工程で該開口内に半田ペーストを充填した後、あるいは後工程ではんだ半田ペーストのリフロー後に剥離してもよい。
【００２４】
前記ドライフィルムは、その厚さが、例えば、１５〜７５μｍの範囲のものが用いられ、その厚さは、後工程で形成すべき半田バンプのソルダーレジスト層の表面からの所望の突出高さに応じて設定される。
【００２５】
なお、前記粘着剤付き耐熱シートを貼付し、後工程で該開口内に半田バンプ用ペーストあるいは金属バンプ用ペーストを充填する工程の後にマイラーフィルムを剥離する場合には、粘着剤付き耐熱シートとして所望の突出高さに応じたものが選択される。
【００２６】
本発明において、印刷用マスク開口のソルダーレジスト開口に対するずれの方向（図１参照）は、印刷開始方向、即ち、スキージの移動方向と反対側であることが好ましい。このような構成によれば、半田ペーストが実装用パッドまで圧入される時に、ソルダーレジスト層の露出部が抵抗とならないのに加えて、スキージ移動方向からのローリングによる充填が加わるため、さらに特定の方向からの充填が起こる。
【００２７】
本発明において、半田ペーストの最大半田粒子径は、印刷用マスクの厚み以下であることが好ましい。半田ペーストの最大半田粒子径が印刷用マスクの厚みを超えると、スキージが半田粒子を半田ペースト充填用開口から掻き出してしまうからである。
【００２８】
以下、本発明に係る半田バンプの形成方法について、添付図面を参照して詳細に説明する。
先ず、フリップチップや、ＣＰＳ等の半導体素子が接続搭載されるプリント配線板について、図２を参照して説明する。図２はプリント配線板の平面図である。
【００２９】
図２(a)において、プリント配線板５は、所定のサイズ（５０ｍｍ×５０ｍｍ程度）の個片（製品）基板５０を所定個数（図２（ａ）では、９個）有しており、プリント配線板５の対角位置においては、後述するように、半田バンプを形成する際に、プリント配線板５と半田印刷用マスク１とを位置決めする指標となるアライメントマーク１２０が形成されている。
前記各個片基板５０の中央部には、図２（b）に示すように、ＩＣチップが接続実装される実装用パッド１１（１５０μｍ程度の大きさを有する）が所定ピッチ（０．１８ｍｍ程度）で、所定個数（１ピースあたり１０００〜３０００００個）設けられている。
【００３０】
次に、前記プリント配線板５の実装用パッド上に半田バンプを形成する方法の一例について、図３(a)〜(e)および図４を参照して説明する。
【００３１】
図３(a)においてはプリント配線板５の一部である個片基板５０が示され、この個別基板５０を構成する絶縁基材６上に第１層導体回路８および層間絶縁層（無電解メッキ用接着剤層）９が形成され、また、層間絶縁層９上には、メッキレジスト層（永久レジスト層）１０が形成されるとともに、かかるメッキレジスト層１０の非形成部分には、図４に示すように、第２層導体回路１３の一部である実装用パッド１１（導体パターン）が形成されている。
【００３２】
前記メッキレジスト層１０の上には、ソルダーレジスト層１４が形成され、かかるソルダーレジスト層１４には、実装用パッド１１に対応して開口部１４Ａが形成されている。ここに、開口部１４Ａの開口径はＡに設定されていて、実装用パッド１１より小径である。
【００３３】
ここに、個片基板５０の第１層導体回路８および第２層導体回路１３は、いわゆるビルドアップ法により多層に形成されている。但し、各導体回路は多層である必要はなく、単層であってもよい。
【００３４】
前記絶縁基材６として、例えば、樹脂基板や、セラミック基板、ガラス基板、薄膜基板等を用いることができる。また、絶縁基材６の厚さは、通常、０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３５】
本発明で用いられるプリント配線板において、導体回路およびアライメントマークは、セミアディティブ法によっても形成することができる。ここに、セミアディティブ法は、粗化された無電解メッキ用接着剤層の表面に無電解メッキ膜を形成し、この無電解メッキ膜にレジストを設けて電解メッキを行った後、メッキレジストを除去してメッキレジスト下の無電解メッキ膜をエッチングすることにより独立した導体回路を形成する方法である。かかるセミアディティブ法によれば、ヒートサイクル時にソルダーレジスト層１４と導体回路の界面を起点としてソルダーレジスト層１４等に発生する垂直方向のクラックを防止できる。
【００３６】
各実装用パッド１１において開口部から露出する導体層には、その表面に粗化層（図示せず）が形成されているのが好ましく、更に、その導体層表面または粗化層表面には、ニッケル−金や、ニッケル−パラジウム−金からなる金属層１６が形成されていることが好ましい。ここに、金は反射率が高いためアライメントマーク１２０の表面に被覆されると有利である。ニッケル−金からなる金属層１６の形成は、無電解メッキにより行うことができる。
前記金属層１６の厚さは、５μｍであり、金厚さ０．１μｍのフラッシュ金メッキ、または金厚さ０．５μｍの厚付け金メッキでもよい。
【００３７】
前記第１導体回路８は、通常、電源層、グランド層等として作用するものであり、面状あるいは格子状のいずれに形成してもよい。
【００３８】
また、前記層間絶縁層９としては、例えば、無電解メッキ用接着剤が用いられる。かかる無電解メッキ用接着剤としては、絶縁性を有する各種樹脂等を用いることができ、例えば、エポキシ樹脂や、ポリイミド樹脂等を用いることができる。これらの樹脂は、硬化剤によって硬化される性質を有し、この種の硬化剤としては、例えば、イミダゾール系硬化剤や、酸無水物系硬化剤等が用いられる。
【００３９】
前記層間絶縁層９には、酸または酸化剤に可溶の耐熱性樹脂粒子が分散されていることが望ましい。このような耐熱性樹脂粒子を層間絶縁層９内に分散させた場合には、層間絶縁層９の表面を粗面化させることができ、メッキレジスト１０および実装用パッド１１との接着強度を高めることができる。
【００４０】
前記耐熱性樹脂粒子としては、例えば、アミン系硬化剤で硬化させたエポキシ樹脂からなる樹脂粒子をはじめ、メラミン樹脂や、尿素樹脂、グアナミン樹脂等に代表されるアミノ系樹脂からなる樹脂粒子があげられる。
【００４１】
前記耐熱性樹脂粒子としては、例えば、(1)平均粒径が１０μｍ以下の耐熱性樹脂粒子、(2)平均粒径が２μｍ以下の耐熱性１次樹脂粒子を凝集させて得られた平均粒径１０μｍ以下の凝集粒子、(3)平均粒径が２〜１０μｍの耐熱性樹脂粒子と、平均粒径が２μｍ以下の耐熱性樹脂粒子との混合物、(4)平均粒径が２〜１０μｍの耐熱性樹脂粒子の表面に、平均粒径が２μｍ以下の耐熱性樹脂粒子およびシリカ、アルミナ、炭酸カルシウムなどの無機粒子の少なくとも１種を付着させた疑似粒子、(5)平均粒径が０．１〜０．８μｍの耐熱性樹脂粒子と平均粒径が０．８μｍを超え２μｍ未満の耐熱性樹脂粒子の混合物等を用いることができる。
これらの樹脂粒子は、メッキレジスト１０および実装用パッド１１に対して複雑なアンカー効果（投錨効果）を呈するので、本発明において好適に使用しうるものである。
【００４２】
なお、前記層間絶縁材９として、感光性樹脂を用いてもよい。このように感光性樹脂を用いた場合には、かかる感光性樹脂に露光、現像処理を施すことにより、バイアホール形成用の孔等を容易に形成させることができる。かかる感光性樹脂としては、例えば、エポキシアクリレート樹脂等を用いることができる。
【００４３】
前記層間絶縁材９上に形成されるメッキレジスト１０としては、例えば、エポキシ樹脂と、アクリル酸またはメタクリル酸等とを反応させて得られたエポキシアクリレート樹脂およびイミダゾール系硬化剤とからなる組成物、もしくはエポキシアクリレート樹脂と、ポリエーテルスルホンおよびイミダゾール系硬化剤からなる組成物等を用いることができる。
【００４４】
本発明におけるＩＣチップを実装するための実装用パッド１１は、バイアホール１２と第２導体回路１３で形成された導体層や、第２層導体回路１３の一部を構成している導体層である。
【００４５】
このような実装用パッド１１は、例えば、無電解めっきや、電解めっき、あるいは無電解めっきと電解めっきの２層構造等によって形成される。また、実装用パッド１１のパッド径は、ソルダーレジスト層１４に形成された開口部１４Ａの開口径Ａよりも大きく設定されている。従って、実装用パッド１１の周縁部は、ソルダーレジスト層１４にオーバラップされるため、ソルダーレジスト層１４により被覆されている。
【００４６】
なお、前記実装用パッド１１は、例えば、円形や、長円形、長方形等の形状を有し、配線の幅よりもその幅が大きくなるように形成されることが好ましい。
【００４７】
前記実装用パッド１１を被覆するソルダーレジスト層１４は、例えば、エポキシ樹脂のアクリレートから形成されることが好ましく、このような樹脂の市販品をそのまま用いることができる。また必要に応じて、このような樹脂に、フタロシアニングリーン等の色素や顔料を混合して用いてもよい。
前記ソルダーレジスト層１４の厚さは、形成すべき半田バンプの所望の高さに応じて設定されるが、例えば、５〜４０μｍ程度であることが好ましい。厚さが５μｍ未満では、バンプの高さや体積が不足するからであり、厚さが４０μｍを超えると、開口径にバラツキが生じるため、バンプの高さや体積のバラツキが大きくなるからである。
【００４８】
次に、複数の個片基板５０から構成されるプリント配線板５の実装用パッド１１に、半田バンプを形成する方法について、図３(a)〜(e)を参照して説明する。
先ず、プリント配線板５にメタルマスク１を積層配置させる（図３(c)を参照）。ここに、メタルマスク１をプリント配線板５に積層する方法としては、例えば、メタルマスク１およびプリント配線板５を半田ペースト印刷機に配設し、メタルマスク１に形成されているアライメントマーク（図示せず）の位置を、ＣＣＤカメラ等を用いて認識し、次いで、プリント配線板５の上方からＣＣＤカメラ等を用いてプリント配線板５に形成されたアライメントマーク１２０を認識する。そして、両アライメントマークのデータに基づいて、メタルマスクとプリント配線板を、両アライメントマークの中心が一致するように、位置合わせして積層配置する。
【００４９】
ここで、従来技術における印刷用マスク１とプリント配線板５とのアライメントについて、図５(a)を参照して説明する。
メタルマスク１に形成されているアライメントマークＸ1（例えば、貫通孔に樹脂が充填されたアライメントマーク）の位置は、そのアライメントマークＸ１とプリント配線板５に形成されているアライメントマーク（ソルダーレジスト開口形成に用いたアライメントマーク）１２０−１の中心を合わせると、メタルマスクの開口（印刷用開口）とソルダーレジストの開口ＳＲ０１の中心が一致するように形成してある。
すなわち、メタルマスクに設けた印刷用開口の中心とアライメントマークＸ１の中心との間の距離Ｌ１と、プリント配線板５に設けたアライメントマーク１２０−１の中心とソルダーレジスト開口ＳＲ０１の中心との間の距離Ｌ２が等しくなるように設定されている。
これに対して本願発明では、図５(b)に示すように、メタルマスク１に形成されているアライメントマークＸ２の位置は、そのアライメントマークＸ２とプリント配線板５に形成されているアライメントマーク１２０−２の中心を合わせると、メタルマスクに設けた印刷用開口とソルダーレジストの開口ＳＲ０２の中心がずれるように形成してある。
すなわち、印刷用開口の中心とアライメントマークＸ２の中心との間の距離Ｌ１’と、アライメントマーク１２０−２の中心とソルダーレジストの開口ＳＲ０２の中心との間の距離Ｌ２’が異なるように設定される。このため、Ｌ１’とＬ２’の差の分だけ、印刷用開口２の中心とソルダーレジスト開口ＳＲ０２の中心がずれるのである。
この方法の場合、プリント配線板５に形成されたアライメントマーク１２０を認識するにあたり、プリント配線板５を印刷機の印刷ステージ（Ｘ−Ｙテーブル）上で吸引またはクランプ固定しておくことが望ましい。
【００５０】
ここで、印刷用マスク１について、図３（ｂ）を参照して説明する。印刷用マスク１は、金属部分２、メッシュ（紗）、金属枠から形成されており、この金属部分２には、プリント配線板５の個片基板５０に設けた各実装用パッド１１に対応する位置にて印刷用の開口部（貫通孔）３が形成されている。
前記印刷用の開口部３の開口径Ｂは、前記ソルダーレジスト層１４に形成された開口部１４Ａの開口径Ａよりも大きく設定されている。
【００５１】
また、前記印刷用マスク１の印刷用開口部３の内周面に、プリント配線板５の積層面に向かって徐々に拡径するテーパが形成されていてもよい。この場合、そのテーパは、プリント配線板５に対する印刷用マスク１の積層面における印刷用開口部３の径と積層面の反対面における印刷用開口部３の径との差が２〜２０μｍになるように形成されていることが望ましい。
その理由は、径差が２μｍ未満では、印刷マスクがプリント配線板から離れるときに、半田ペーストがマスク開口の側面から離れにくいためであり、径差が２０μｍを超えると、マスク開口の底部におけるソルダーレジスト層表面との接触個所付近に存在する空気が気泡として巻き込まれやすくなるからである。
したがって、このようなテーパを印刷用開口部３に設けることにより、半田バンプの高さのバラツキが少なくなり、５μｍ以上のボイドを含まない半田バンプを形成することができる。
【００５２】
前記印刷用マスク１の厚さは、前述したように、形成されるべき半田バンプのソルダーレジスト層表面からの所望の突出高さに応じて選定され、１０〜１５０μｍ程度の範囲が好ましく、１５〜６０μｍ程度がより好ましい範囲である。
その理由は、厚さが１０μｍ未満では、バンプの高さや体積が小さくなったり、バンプ高さのバラツキが許容範囲を超えて大きくなったりするので、ヒートサイクル時にバンプに亀裂が入るからであり、厚さが１５０μｍを超えると、５μｍ以上のボイドを生じることなく充填することが難しいからであるからである。
【００５３】
さらに、前記印刷用マスク１の開口部３の形状および大きさは、前述したように、ソルダーレジスト層に設ける開口部の形状および大きさに応じて選択され、例えば、直径６０〜１８０μｍ程度の円形に形成することが好ましい。
その理由は、開口径が６０μｍ未満では、バンプの高さや体積が不足するからであり、開口径が１８０μｍを超えると、リフロー時に、隣接する半田ペースト間で半田ペーストの移動が起こり、バンプの高さや体積が小さな半田バンプができるからである。
【００５４】
前記印刷用マスクとして上述したレジスト材を用い、そのレジスト材に写真法により開口を形成する場合は、先のメタルマスクを用いた時とほぼ同様である。
つまり、レジスト層の開口を形成するためのフォトマスク（例えば、レジスト層の開口部のパターンが描画された厚さ５ｍｍのフォトマスク）に形成されているアライメントマークの位置は、フォトマスクに形成されているアライメントマークの中心とプリント配線板に形成されソルダーレジスト開口を形成するときに用いたアライメントマークの中心を合わせると、レジスト層の開口の中心とソルダーレジスト層の開口の中心がずれるように形成してある。フォトマスクに描画された開口形成用のパターンの中心とフォトマスクに形成してあるアライメントマークの中心間の距離Ｄ１と、ソルダーレジスト開口形成用のプリント配線板に形成してあるアライメントマークの中心とソルダーレジスト開口の中心との間の距離Ｄ２が異なる。このため、Ｄ１とＤ２の差分だけ、レジスト層の開口の中心とソルダーレジスト開口の中心がずれるのである。そのずれ量は、レジスト層に開口を形成するためのフォトマスクのアライメントマーク位置を変化させることで調整することができる。このフォトマスクに描画されたパターンは、レジスト材がネガタイプであるか、またはポジタイプであるかに応じて形成する必要がある。
また、ソルダーレジスト開口を実装用パッドの中心からずらして形成し、マスクの開口は実装用パッドの中心に位置するよう行ってもよい。
前記印刷用マスク開口の中心をソルダーレジスト開口の中心からずらす方法は、上述した以外に、印刷機や露光機において、メタルマスクのアライメントマークや、フォトマスクのアライメントマークの中心と、ソルダーレジスト開口用のアライメントマークの中心とを敢えてずらして行なうことも可能である（この場合は、Ｌ１’＝Ｌ２’、Ｄ１＝Ｄ２であってもよい）。
【００５５】
この方法の場合、プリント配線板５に形成されたアライメントマーク１２０を認識するにあたり、プリント配線板５を露光機のＸ−Ｙテーブルに吸引またはクランプ固定しておくことが望ましい。レーザでレジスト層に開口を形成するときは、レジスト層形成後の基板をレーザ加工機に配設して、レジスト層に印刷用開口を形成するためのアライメントマークを、ＣＣＤカメラ等を用いて認識する。レーザ加工機の演算部には、レーザ加工をアライメントマークに対応して実装用パッドの中心に合わせて行うのでなく、所定の値だけずれるよう設定しておく。そのため、レジスト層の開口は、ソルダーレジスト開口に対して、レーザ加工機に設定した分だけ中心がずれることとなる。
この方法の場合、プリント配線板５に形成されたアライメントマーク１２０を認識するにあたり、プリント配線板５をレーザ加工機のＸ−Ｙテーブルに吸引またはクランプ固定しておくことが望ましい。
【００５６】
次に、印刷用マスク１に設けられた開口部３に、図３（ｃ）に示されるように半田ペースト１５を充填する。半田ペースト１５としては、一般的に使用されている種類のものであれば使用できる。かかる半田ペースト１５の代表例としては、例えば、Ｓｎ６３Ｐｂ３７や、Ｓｎ６２Ｐｂ６３Ａｇ２、Ｓｎ、ＳｎとＡｇ、Ｃｕ、Ｉｎ、Bi等から選ばれる少なくとも１種のＰｂフリー半田（Ｓｎ−Ａｇ系半田：例えば、Ｓｎ９６〜９８Ａｇ２〜４、Ｓｎ−Ｃｕ系半田：例えば、Ｓｎ９９．３Ｃｕ０．７、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田、Ｓｎ−Ｉｎ系半田：例えば、Ｓｎ５０〜６５Ｉｎ３５〜５０、Ｓｎ−Ｂｉ系半田）等が用いることができる。
【００５７】
前記半田ペーストを構成する半田の平均粒子径は、５〜２０μｍの範囲が好ましく、５〜１０μｍの範囲がより好ましい。平均粒子径が５μｍ未満では、半田粒子が酸化しやすくなるため印刷条件が悪化し、半田ペーストの充填性が悪くなるためである。その結果、半田バンプの高さのバラツキが大きくなり、５μｍ以上のボイドを内包することになる。一方、平均粒子径が２０μｍを超えると、半田ペーストを充填する開口部に充填できる半田粒子数が減少するため、半田バンプの高さが低くなるからである。
【００５８】
前記半田ペーストを構成するフラックスの含有量は、９．５〜１２．０mass％の範囲であることが好ましく、１０．０mass％程度がより好ましい。含有量が９．５mass％未満では、半田粒子が酸化しやすくなるためであり、含有量が１２．０mass％を超えると、フラックス蒸発時にボイドとなりやすいからである。
【００５９】
本発明においては、Ｐｂフリー半田を用いることが好ましい実施の形態である。なぜならば、Ｐｂフリー半田は酸化しやすいが、本発明では充填後の半田ペースト内に気泡が内包されにくいため、酸化が起こりにくくなるためである。そのため、Ｐｂフリー半田からバンプを形成すると、電気的抵抗が小さい半田バンプを形成することができる。
【００６０】
前記印刷用マスク１に設けられた開口部３への半田ペースト１５の充填は、ウレタン製のスキージを用い、そのスキージの移動速度を毎秒３０ｍｍとすることができる。
前記半田ペースト１５を充填した後に、図３（ｄ）に示されるように、印刷用マスク１をプリント配線板５（個片基板５０）から離脱させることにより、プリント配線板５の実装用パッド１１に半田ペースト１５が印刷される。
【００６１】
印刷終了後には、図３（ｅ）に示すように、印刷された半田ペースト１５にリフロー処理を施し、半田バンプ１７を形成する。これにより、プリント配線板５の個片基板５０における実装用パッド１１に対して半田バンプ１７を形成することができる。さらに、必要に応じて洗浄を行ってもよい。
【００６２】
以上説明したように、印刷用マスクの開口中心がソルダーレジスト層開口の中心に対してずれた状態で、印刷用マスクの開口から半田ペーストが充填されると、印刷用マスク開口縁とソルダーレジスト層開口縁との距離が短い側から、半田ペーストが優先的に充填されるようになる。そのため、半田ペースト充填時に気泡を押し出すことが可能となるので、５μｍ以上のボイドを内包しない半田バンプを形成することができ、半田バンプ高さをほぼ均一にすることができる。したがって、半田バンプの電気抵抗を小さく抑制できるので発熱を防止し、ICのトランジスタへの電源供給の遅延を防止することができる。また、半田バンプの耐ヒートサイクル性が向上する。なぜならば、半田バンプ内にボイドがなかったり、バンプ高さが均一であるため、半田バンプに応力が集中しにくくなるからである。また、発熱を防止できるため、応力を小さくすることができるためである。
【００６３】
以下、本発明にかかる半田バンプの形成方法について、実施例に基づいて更に詳細に説明する。
【実施例１】
【００６４】
先ず、前記セミアディティブ法を使用したビルドアップ法により、５０ｍｍ×５０ｍｍのサイズの個片（製品）基板５０の複数個からなるプリント配線板５を作成した。
この個片基板５０においては、パッド径１５０μｍの実装用パッド１１が０．１８ｍｍピッチで１０００個形成されている。また、実装用パッド１１と同時に、パッド径１．０ｍｍのアライメントマーク（パッド）１２０が基板５の角部に４個形成されている（図２(a)参照）。更に、実装用パッド１１およびアライメントマーク１２０の表面には、ニッケル−金メッキが形成されている。
各プリント配線板５には、ソルダーレジスト層１４が形成され、このソルダーレジスト層１４には実装用パッド１１に対応して開口径１００μｍの開口部１４Ａが形成されている。
【００６５】
前記プリント配線板５を印刷機（パナソニックファクトリーソリューションズ社製：商品名「ＳＰ印刷機」）のＸ−Ｙテーブルに吸引または吸着し、後述するメタルマスク１に形成されているアライメントマーク（図示せず）の位置を、ＣＣＤカメラ等を用いて認識する。
【００６６】
次いで、プリント配線板５の上方からＣＣＤカメラ等を用いてプリント配線板５に形成されたアライメントマーク１２０を認識する。その後、メタルマスクのアライメントマークをＣＣＤカメラ等を用いて認識する。両データに基づいて両アライメントマークの中心が一致するようにＸ−Ｙテーブルを移動させた後、プリント配線板５上にメタルマスクを載置する。
この実施例では、［００５０］段落で示したＬ１’とＬ２’の差を２μｍとしてあるので、印刷用開口３の中心がソルダーレジスト開口１４Ａの中心に対して２μｍずれた状態で積層される。
【００６７】
印刷用マスクとしては、アディティブ法により作成された厚さ７０μｍ、開口径１３０μｍの半田印刷用開口部３を有するメタルマスク１を用いた。このメタルマスク１をソルダーレジスト層に積層した状態が図４に示されている。図４において、実装用パッド１１のパッド径は１５０μｍ、ソルダーレジスト層１４の開口部１４Ａの開口径は１００μｍであることから、実装用パッド１１の周縁部はソルダーレジスト層１４により被覆されている。
【００６８】
メタルマスク１がプリント配線板５上に積層された状態で、粒子径５〜２０μｍの半田粒子（Ｓｎ９６〜９８Ａｇ２〜４）とフラックス（含有量１０mass％）とからなる半田ペーストを、ウレタン製のスキージを用いて、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が大きい側から小さい側に向って（図１参照）、毎秒３０ｍｍの移動速度にて移動させることによって充填し、実装用パッド１１に印刷した（図３(c)参照）。
半田ペーストを印刷した後、印刷用マスクを基板から取り外し（図３(d)参照）、基板全体を２３０℃にセットされたリフロー炉内に導入してリフロー処理を行なって、図３(e)に示すような半田バンプ１７を得た。
【実施例２】
【００６９】
メタルマスクに設けた印刷用開口中心とアライメントマークの中心との間の距離Ｌ１’と、プリント配線板に設けたアライメントマークの中心とソルダーレジスト開口の中心との間の距離Ｌ２’との差（開口のずれ量）を７μｍとした以外は、実施例１と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例３】
【００７０】
メタルマスクに設けた印刷用開口中心とアライメントマークの中心との間の距離Ｌ１’と、プリント配線板に設けたアライメントマークの中心とソルダーレジスト開口の中心との間の距離Ｌ２’との差（開口のずれ量）を１５μｍとした以外は、実施例１と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例４】
【００７１】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例１と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例５】
【００７２】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例２と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例６】
【００７３】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例３と同様に、半田バンプを形成した。
【参考例１】
【００７４】
開口のずれ量を１μｍとした以外は実施例１と同様に、半田バンプを形成した。
【参考例２】
【００７５】
開口のずれ量を１７μｍとした以外は実施例１と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例７】
【００７６】
実施例１において、印刷用マスクとしてドライフィルム（デュポン社製のドライフィルム、商品名「ＲＩＳＴＯＮ」、厚さ３８μｍ）を用いた。この際、プリント配線板５上にドライフィルムを、ラミネーターを用いて貼り付ける。その後、前記基板を露光機（伯東社製、商品名「ＨＡＰ５０３５Ｃ」）のＸ−Ｙテーブルに吸引、吸着させる。次いで、プリント配線板５に形成されている、ソルダーレジスト開口を形成する時に用いたアライメントマークをＣＣＤカメラ等を用いて認識した後、レジスト層に開口を形成するためのフォトマスクのアライメントマークをＣＣＤカメラ等を用いて認識する。次いで、両アライメントマークのデータに基づいて両アライメントマークの中心が一致するようにＸ−Ｙテーブルを移動させる。その後、プリント配線板のレジスト層上に露光用マスクを積層する。
【００７７】
この実施例では、［００５５］段落で示したＤ１とＤ２の差を２μｍとしてあるので、ドライフィルムのレジスト層開口３（開口径：１３０μｍ）の中心がソルダーレジスト層開口の中心に対して２μｍずれている（開口のずれ量が２μｍ）。なお、露光条件は、５００Ｗの超高圧水銀灯を用い、露光量は５０ｍＪ／ｃｍ２ とする。
【００７８】
次に、１％の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像して、レジスト層開口３を形成した後、水洗および乾燥を行なった。さらに、レジスト層開口３が形成された基板を印刷機（パナソニックファクトリーソリューションズ社製、商品名「ＳＰ印刷機」）に搭載し、ウレタン製のスキージを用いて、毎秒３０ｍｍの移動速度にて、半田ペーストを印刷した。このときの印刷方向は、実施例１と同様である。
半田ペーストを印刷した後、基板全体を２３０℃にセットしたリフロー炉内に導入してリフロー処理を行ない、その後、基板を２％水酸化ナトリウム水溶液内に５分間浸漬してレジスト層だけを除去して、半田バンプを形成した。この際、ソルダーレジスト層の少なくとも一部が残存するように剥膜処理を行なった。
【実施例８】
【００７９】
開口のずれ量を７μｍとした以外は、実施例７と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例９】
【００８０】
開口のずれ量を１５μｍとした以外は、実施例７と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例１０】
【００８１】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例７と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例１１】
【００８２】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例８と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例１２】
【００８３】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例９と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例１３】
【００８４】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例７と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例１４】
【００８５】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例８と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例１５】
【００８６】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例９と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例１６】
【００８７】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例１０と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例１７】
【００８８】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例１１と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例１８】
【００８９】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例１２と同様にして、半田バンプを形成した。
【参考例３】
【００９０】
プリント配線板５上に印刷用マスク１としてドライフィルムを用い、開口のずれ量を１μｍとした以外は、実施例７と同様にして、半田バンプを形成した。
【参考例４】
【００９１】
プリント配線板５上に印刷用マスク１としてドライフィルムを用い、開口のずれ量を１７μｍとした以外は、実施例７と同様にして、半田バンプを形成した。
【比較例１】
【００９２】
印刷マスク（メタルマスク）の開口中心とソルダーレジスト開口の中心とを一致させて、プリント配線板５上に積層した以外は、実施例１と同様に、半田バンプを形成した。
【比較例２】
【００９３】
ドライフィルムのレジスト層開口３の中心とソルダーレジスト層開口の中心とを一致させた以外は、実施例７と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例１９】
【００９４】
メタルマスク１の半田印刷用開口部３の開口径を１１０μｍとし、ソルダーレジスト層１４の開口部１４Ａの開口径を５０μｍに形成し、印刷用開口３の中心がソルダーレジスト開口１４Ａの中心に対して２μｍずれた状態（開口のずれ量が２μｍ）で積層した以外は、実施例１と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例２０】
【００９５】
開口のずれ量を１５μｍとした以外は、実施例１９と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例２１】
【００９６】
開口のずれ量を３０μｍとした以外は、実施例１９と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例２２】
【００９７】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例１９と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例２３】
【００９８】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例２０と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例２４】
【００９９】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例２１と同様に、半田バンプを形成した。
【参考例５】
【０１００】
開口のずれ量を１μｍとした以外は実施例１９と同様に、半田バンプを形成した。
【参考例６】
【０１０１】
開口のずれ量を３２μｍとした以外は実施例１９と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例２５】
【０１０２】
ドライフィルムのレジスト層開口の開口径を１１０μｍに形成し、ソルダーレジスト層開口の開口径を５０μｍに形成すると共に、レジスト層開口の中心がソルダーレジスト開口の中心に対して２μｍずれた状態（開口のずれ量が２μｍ）にした以外は、実施例７と同様に、半田バンプを形成した。このときのスキージの移動方向は、図１に示したような方向である。
【実施例２６】
【０１０３】
開口のずれ量を１５μｍとした以外は、実施例２５と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例２７】
【０１０４】
開口のずれ量を３０μｍとした以外は、実施例２５と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例２８】
【０１０５】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例２５と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例２９】
【０１０６】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例２６と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例３０】
【０１０７】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例２７と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例３１】
【０１０８】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例２５と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例３２】
【０１０９】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例２６と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例３３】
【０１１０】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例２７と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例３４】
【０１１１】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例２８と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例３５】
【０１１２】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例２９と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例３６】
【０１１３】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例３０と同様にして、半田バンプを形成した。
【参考例７】
【０１１４】
開口のずれ量を１μｍとした以外は、実施例２５と同様にして、半田バンプを形成した。
【参考例８】
【０１１５】
開口のずれ量を３２μｍとした以外は、実施例２５と同様にして、半田バンプを形成した。
【比較例３】
【０１１６】
印刷マスク（メタルマスク）の開口中心とソルダーレジスト開口の中心とを一致させて、プリント配線板５上に積層した以外は、実施例１９と同様に、半田バンプを形成した。
【比較例４】
【０１１７】
ドライフィルムのレジスト層開口３の中心とソルダーレジスト層開口の中心とを一致させた以外は、実施例２５同様に、半田バンプを形成した。
【実施例３７】
【０１１８】
メタルマスク１の半田印刷用開口部３の開口径を１００μｍとし、ソルダーレジスト層１４の開口部１４Ａの開口径を６０μｍに形成し、印刷用開口３の中心がソルダーレジスト開口１４Ａの中心に対して２μｍずれた状態（開口のずれ量が２μｍ）で積層した以外は、実施例１と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例３８】
【０１１９】
開口のずれ量を１０μｍとした以外は、実施例３７と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例３９】
【０１２０】
開口のずれ量を２０μｍとした以外は、実施例３７と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例４０】
【０１２１】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例３７と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例４１】
【０１２２】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例３８と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例４２】
【０１２３】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例３９と同様に、半田バンプを形成した。
【参考例９】
【０１２４】
開口のずれ量を１μｍとした以外は実施例３７と同様に、半田バンプを形成した。
【参考例１０】
【０１２５】
開口のずれ量を２２μｍとした以外は実施例３７と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例４３】
【０１２６】
ドライフィルムのレジスト層開口の開口径を１００μｍに形成し、ソルダーレジスト層開口の開口径を６０μｍに形成すると共に、レジスト層開口の中心がソルダーレジスト開口の中心に対して２μｍずれた状態（開口のずれ量が２μｍ）にした以外は、実施例７と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例４４】
【０１２７】
開口のずれ量を１０μｍとした以外は、実施例４３と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例４５】
【０１２８】
開口のずれ量を２０μｍとした以外は、実施例４３と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例４６】
【０１２９】
スキージの移動方向を、レジスト層開口から露出するソルダーレジスト層表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例４３と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例４７】
【０１３０】
スキージの移動方向を、レジスト層開口から露出するソルダーレジスト層表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例４４と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例４８】
【０１３１】
スキージの移動方向を、レジスト層開口から露出するソルダーレジスト層表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例４５と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例４９】
【０１３２】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例４３と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例５０】
【０１３３】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例４４と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例５１】
【０１３４】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例４５と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例５２】
【０１３５】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例４６と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例５３】
【０１３６】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例４７と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例５４】
【０１３７】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例４８と同様にして、半田バンプを形成した。
【参考例１１】
【０１３８】
開口のずれ量を１μｍとした以外は、実施例４３と同様にして、半田バンプを形成した。
【参考例１２】
【０１３９】
開口のずれ量を２２μｍとした以外は、実施例２５と同様にして、半田バンプを形成した。
【比較例５】
【０１４０】
印刷マスク（メタルマスク）の開口中心とソルダーレジスト開口の中心とを一致させて、プリント配線板５上に積層した以外は、実施例３７と同様に、半田バンプを形成した。
【比較例６】
【０１４１】
ドライフィルムのレジスト層開口３の中心とソルダーレジスト層開口の中心とを一致させた以外は、実施例４３と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例５５】
【０１４２】
メタルマスク１の半田印刷用開口部３の開口径を６０μｍとし、ソルダーレジスト層１４の開口部１４Ａの開口径を４０μｍに形成し、印刷用開口３の中心がソルダーレジスト開口１４Ａの中心に対して２μｍずれた状態（開口のずれ量が２μｍ）で積層した以外は、実施例１と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例５６】
【０１４３】
開口のずれ量を５μｍとした以外は、実施例５５と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例５７】
【０１４４】
開口のずれ量を１０μｍとした以外は、実施例５５と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例５８】
【０１４５】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例５５と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例５９】
【０１４６】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例５６と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例６０】
【０１４７】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例５７と同様に、半田バンプを形成した。
【参考例１３】
【０１４８】
開口のずれ量を１μｍとした以外は実施例５５と同様に、半田バンプを形成した。
【参考例１４】
【０１４９】
開口のずれ量を１２μｍとした以外は実施例５５と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例６１】
【０１５０】
ドライフィルムのレジスト層開口の開口径を６０μｍに形成し、ソルダーレジスト層開口の開口径を４０μｍに形成すると共に、レジスト層開口の中心がソルダーレジスト開口の中心に対して２μｍずれた状態（開口のずれ量が２μｍ）にした以外は、実施例７と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例６２】
【０１５１】
開口のずれ量を５μｍとした以外は、実施例６１と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例６３】
【０１５２】
開口のずれ量を１０μｍとした以外は、実施例６１と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例６４】
【０１５３】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例６１と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例６５】
【０１５４】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例６２と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例６６】
【０１５５】
スキージの移動方向を、印刷用開口部３から露出するソルダーレジスト層１４表面の面積が小さい側から大きな側に向う方向（図１に示すような方向と反対の方向）とした以外は、実施例６３と同様に、半田バンプを形成した。
【実施例６７】
【０１５６】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例６１と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例６８】
【０１５７】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例６２と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例６９】
【０１５８】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例６３と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例７０】
【０１５９】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例６４と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例７１】
【０１６０】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例６５と同様にして、半田バンプを形成した。
【実施例７２】
【０１６１】
実装用パッド１１の数を３００，０００個とした以外は、実施例６６と同様にして、半田バンプを形成した。
【参考例１５】
【０１６２】
開口のずれ量を１μｍとした以外は、実施例６１と同様にして、半田バンプを形成した。
【参考例１６】
【０１６３】
開口のずれ量を１２μｍとした以外は、実施例６１と同様にして、半田バンプを形成した。
【比較例７】
【０１６４】
印刷マスク開口の中心とソルダーレジスト開口の中心とを一致させて、プリント配線板５上に積層した以外は、実施例５５と同様に、半田バンプを形成した。
【比較例８】
【０１６５】
ドライフィルムのレジスト層開口３の中心とソルダーレジスト層開口の中心とを一致させた以外は、実施例６１と同様に、半田バンプを形成した。
【０１６６】
以上説明したような実施例１〜７２、参考例１〜１６および比較例１〜８にしたがって製造したプリント配線板について、以下のような評価試験１〜３を行った。その試験結果を表１〜４に示す。
【０１６７】
（評価試験１）
実施例１〜７２、参考例１〜１６および比較例１〜８で得たプリント配線板のソルダーレジスト層から突出している半田バンプを、それぞれランダムに１００個選択し、そのバンプの高さをレーザ顕微鏡（KEYENCE社製、商品名「VK−８５００」）により測定し、それらのバラツキ（標準偏差σ）を計算した。
【０１６８】
（評価試験２）
実施例１〜７２、参考例１〜１６および比較例１〜８で得たプリント配線板の半田バンプを、それぞれランダムに１００個選択し、それらの半田バンプ内にボイドが存在するかどうかを、Ｘ線テレビシステム（島津製作所製、商品名「ＳＭＸ−１００」）を用いて観察した。
なお、半田バンプ内に５μｍ以上のボイドが存在する場合には、×で示し、５μｍ未満のボイドが存在する場合には、○で示し、ボイドが存在しない場合には、◎で示した。
【０１６９】
（評価試験３）
実施例１〜７２、参考例１〜１６および比較例１〜８で得たプリント配線板を、それぞれ１００個準備し、半田バンプを介してＩＣチップを実装した。実装後、導通テストを行って実装歩留まり（％）を求めた。
次に、それぞれの良品を各１０個ランダムに取りだし、−５５℃×５分⇔１２５℃×５分のヒートサイクル試験を、５００回、１０００回、２０００回行ない、プリント配線板の裏面（IC実装面とは反対面）からICを介して再びプリント配線板の裏面に繋がっている特定回路の接続抵抗の変化量を測定し、電気的接続性を調べた。接続抵抗の変化量は、（（ヒートサイクル後の接続抵抗値―初期値の接続抵抗値）／初期値の接続抵抗値）×１００で表され、１０個の良品のうち1つでもその値が１０％を越えた場合には、電気的接続性が不良とみなし、×で示し、１０個全ての値が１０％以下の場合には、電気的接続性が良好とみなし、○で示した。
【０１７０】
【表１】
2006173325.tif 000003
【０１７１】
【表２】
2006173325.tif 000004
【０１７２】
【表３】
2006173325.tif 000005
【０１７３】
【表４】
2006173325.tif 000006
【０１７４】
評価試験１の結果から、印刷用マスク開口の中心とソルダーレジスト開口の中心が、２μｍ以上であって、（ｄｍ−ｄｓ）／２μｍ以下の範囲内でずれている場合に、半田バンプの高さのバラツキが小さいことがわかる。これは、実装用電極パッド上に充填された半田ペースト内に５μｍ以上の気泡を包含していないため、各実装用電極パッド上の半田ペースのボリュームが一定であるからと推察される。また、気泡を巻き込んだままで印刷されにくいので、半田ペーストの高さが安定するためでもあると推察される。
【０１７５】
評価試験２の結果から、印刷用マスク開口の中心とソルダーレジスト開口の中心が、２μｍ以上であって、（ｄｍ−ｄｓ）／２μｍ以下の範囲内でずれている場合には、半田バンプ内のボイドが減少することがわかる。これは、半田ペーストが実装用パッド上に充填されるときに、気泡を押し出しながら充填されるためと推察される。半田バンプ内のボイドが減少することにより、半田バンプの電気抵抗が下がり、ＩＣチップのトランジスタへの電源供給が遅延なく行われることが確認された。また、ＩＣチップとプリント板の熱膨張係数差により最も応力が発生する半田バンプにおいて、クラックの起点となるボイドがないし、発熱が少なくなるので、熱変化による環境劣化が発生しにくいことが確認された。
【０１７６】
また、評価試験３の結果から、半田バンプ内のボイドの大きさと、半田バンプの高さのバラツキと、接続信頼性とが互いに密接に関係していることが確認された。即ち、半田バンプ内に大きなボイドがあるものほど、接続信頼性が低いことがわかった。その理由は、ボイドが起点となってバンプに亀裂が入ったものと推察される。また、半田バンプの高さのバラツキが大きいものほど、接続信頼性が低いことがわかった。その理由は、半田バンプの高さが低いものに応力が集中し、そのバンプに亀裂が入ったものと推察される。
【０１７７】
さらに、実施例１〜６（実施例１９〜２４、実施例３７〜４２、実施例５５〜６０）と実施例７〜１２（実施例２５〜３０、実施例４３〜４８、実施例６１〜６６）の試験結果をそれぞれ比べると、すべての評価試験において、後者の方が優れていることが確認された。これは、実施例７〜１２等では、印刷用マスクとしてのレジスト層が、ソルダーレジスト層に密着しているためと推察される。印刷用マスクとして、メタルマスクや樹脂製マスクを用いる場合には、印刷用マスクがソルダーレジスト層に完全に密着しないため、両者間に空気層の隙間が生じる。そのような空気層は、スキージの移動により半田ペースト充填用開口部に押出されるため、半田ペースト内に巻き込まれやすいのではないかと推察される。それに対して、印刷用マスクとしてレジスト層を用いた場合には、レジスト層とソルダーレジスト層との間に空気層の隙間が存在しないので、より優れた試験結果を得ることができたものと推察される。また、密着しているので、実装用パッドからレジスト層表面までの高さが一定となるので、バンプ高さのバラツキが減少したものと推察される。
また、実施例１〜３等と実施例４〜６等の試験結果を比べると、スキージの移動方向（印刷方向）が、印刷用マスクの開口部から露出するソルダーレジスト層表面の面積が大きい側から小さい側に向う方向（図１に示すような方向：順方向）であるような前者は、それと反対の方向（逆方向）である後者に比べてより優れた試験結果を得ることが確認された。
また、実施例７〜１２等と実施例１３〜１８等の試験結果を比べると、実装用パッド数が１０００個である場合も、３０００００個である場合でもほぼ同等の優れた結果を得ることができることが確認された。
【０１７８】
以上説明したように、本願発明にかかるすべての実施例１〜７２において、参考例１〜１６および比較例１〜８に比べて優れた結果を得ることができ、特に、印刷用マスクとしてレジスト層を用い、スキージによる印刷方向が順方向である場合に特に優れていることが確認された。
なお、前述した各実施例において、スキージの移動方向（印刷方向）が順方向である場合と逆方向である場合について説明したが、本願発明にかかる半田バンプ形成方法は、開口のずれ量が所定の範囲内にある限り、これらの印刷方向に限定されるべきものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１７９】
本発明は、印刷用マスクを使用して実装用パッドに半田ペーストを印刷するとともに、リフロー処理によって実装用パッドに半田バンプを形成する方法において、ソルダーレジストの開口中心と半田印刷用マスクの開口中心をずらした状態で印刷することで、バンプ高さのばらつきを最小限に抑制し、かつ５μｍ以上のボイドを含まない半田バンプを形成する方法を提案する。
【図面の簡単な説明】
【０１８０】
【図１】本発明にかかる半田バンプ形成方法を説明するための概略図である。
【図２】(a)〜(b)は、本発明を適用するプリント配線板の平面図である。
【図３】(a)〜(e)は、図２に示すプリント配線板上に半田バンプを形成する方法の一例を示す概略的な工程図である。
【図４】図３に示すプリント配線板に印刷用マスクを積層した状態を示す部分断面図である。
【図５】(a)は、先行技術における印刷用マスクとプリント配線板のアライメント方法を説明する図、(b)は、本願発明における印刷用マスクとプリント配線板のアライメント方法を説明する図である。
【符号の説明】
【０１８１】
１  印刷用マスク
２  金属部分
３  印刷用マスク開口部
５  プリント配線板
６  絶縁基材
８  第１層導体回路
９  層間絶縁層
１０  メッキレジスト
１１  実装用パッド
１２  バイアホール
１３  第２層導体回路
１４  ソルダーレジスト層
１４Ａ  ソルダーレジスト層開口部
１５  半田ペースト
１７  半田バンプ
Ａ  ソルダーレジスト層開口部の開口径
Ｂ  印刷マスク開口部の開口径
【図１】
2006173325.tif 000007
【図２】
2006173325.tif 000008
【図３】
2006173325.tif 000009
【図４】
2006173325.tif 000010
【図５】
2006173325.tif 000011