(57)【要約】【課題】断面観察用の観察試料の作成精度を向上させる。【解決手段】配線パターンが印刷された配線基板１であって、金属箔からなるアラインメントマークとして、第１面２ａに設けられる第１マーク４と、上記アラインメントマークとして、上記第１面２ａと対向する第２面２ｂに設けられる第２マーク５とを有し、上記第１マーク４及び上記第２マーク５は、上記第１面２ａ及び上記第２面２ｂと交差する観察予定面Ａ１に接するように配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンが印刷された配線基板であって、
金属箔からなるアラインメントマークとして、第１面に設けられる第１マークと、
前記アラインメントマークとして、前記第１面と対向する第２面に設けられる第２マークとを有し、
前記第１マーク及び前記第２マークは、前記第１面及び前記第２面と交差する観察予定面に接するように配置される
ことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記アラインメントマークとして、前記第１面に設けられる第３マークと、
前記アラインメントマークとして、前記第２面に設けられる第４マークとを有し、
前記第３マーク及び前記第４マークは、前記第１面、前記第２面及び前記観察予定面と交差する第２観察予定面に接するように配置される
ことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記アラインメントマークを被覆する半透明の保護層を有することを特徴とする請求項１または２記載の配線基板。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の配線基板と、
前記配線基板に実装される電子部品と、
前記配線基板が埋設される半透明の樹脂材と
を有することを特徴とする観察試料。
【請求項５】
配線基板の第１面及び第２面と交差する観察予定面と接するように前記第１面に金属箔からなる第１面マークを設ける第１面マーク工程と、
前記観察予定面と接するように前記第２面に金属箔からなる第２面マークを設ける第２面マーク工程と、
前記配線基板を半透明の樹脂材に埋設する配線基板埋設工程と、
前記観察予定面と平行であり前記観察予定面から削り代の幅だけ離間した切断予定線を設定する切断予定線設定工程と、
前記切断予定線において前記配線基板を切断する切断工程と、
前記第１面マーク及び前記第２面マークが前記配線基板の切断面に露出されるまで前記配線基板の切断面を研削若しくは研磨する研削工程と
を有することを特徴とする観察試料作製方法。
【請求項６】
前記研削工程は、
前記第１面マーク及び前記第２面マークの露出状態に基づいて前記切断面から前記観察予定面までの加工条件を求める加工量設定工程と、
前記第１面マーク及び前記第２面マークに前記切断面が近接するまで前記切断面を研削する粗研削工程と、
前記加工条件に基づいて、前記第１面マーク及び前記第２面マークが前記切断面に一様に露出するまで研削若しくは研磨を行う仕上げ研削工程と
を有することを特徴とする請求項５記載の観察試料作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板、観察試料及び観察試料作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、プリント配線板（配線基板）におけるスルーホールを観察する試料の製作手法が開示されている。特許文献１においては、プリント配線板に形成されたスルーホールの内部を観察するため、予めスルーホールに樹脂を挿入した後にプリント配線板を切り出し、液状のエポキシ系等の樹脂を注いで埋め固めた試料を作成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２５８３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のようにスルーホールの観察を行う場合や、配線基板の断面のはんだクラックを観察する場合には、配線基板を切断した観察試料を作成し、電子顕微鏡等を用いて観察試料の断面を観察する。複数の配線基板を観察して定量化する際に、観察試料の観察面の寸法や形状の精度にバラツキがあると、観察結果の定量化に影響を与える可能性がある。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、配線基板における断面観察用の観察試料の作成精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、配線基板に係る第１の手段として、配線パターンが印刷された配線基板であって、金属箔からなるアラインメントマークとして、第１面に設けられる第１マークと、上記アラインメントマークとして、上記第１面と対向する第２面に設けられる第２マークとを有し、上記第１マーク及び上記第２マークは、上記第１面及び上記第２面と交差する観察予定面に接するように配置される、という構成を採用する。
【０００７】
配線基板に係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記アラインメントマークとして、上記第１面に設けられる第３マークと、上記アラインメントマークとして、上記第２面に設けられる第４マークとを有し、上記第３マーク及び上記第４マークは、上記第１面、上記第２面及び上記観察予定面と交差する第２観察予定面に接するように配置される、という構成を採用する。
【０００８】
配線基板に係る第３の手段として、上記第１の手段において、上記アラインメントマークを被覆する半透明の保護層を有する、という構成を採用する。
【０００９】
観察試料に係る第４の手段として、上記第１〜３の手段の配線基板と、上記配線基板に実装される電子部品と、上記配線基板が埋設される半透明の樹脂材とを有する、という構成を採用する。
【００１０】
観察試料作製方法に係る第５の手段として、配線基板の第１面及び第２面と交差する観察予定面と接するように上記第１面に金属箔からなる第１面マークを設ける第１面マーク工程と、上記観察予定面と接するように上記第２面に金属箔からなる第２面マークを設ける第２面マーク工程と、上記配線基板を半透明の樹脂材に埋設する配線基板埋設工程と、上記観察予定面と平行であり上記観察予定面から削り代の幅だけ離間した切断予定線を設定する切断予定線設定工程と、上記切断予定線において上記配線基板を切断する切断工程と、上記第１面マーク及び上記第２面マークが上記配線基板の切断面に露出されるまで上記配線基板の切断面を研削若しくは研磨する研削工程とを有する、という構成を採用する。
【００１１】
観察試料作製方法に係る第６の手段として、上記第５の手段において、上記研削工程は、上記第１面マーク及び上記第２面マークの露出状態に基づいて上記切断面から上記観察予定面までの加工条件を求める加工量設定工程と、上記第１面マーク及び上記第２面マークに上記切断面が近接するまで上記切断面を研削する粗研削工程と、上記加工条件に基づいて、上記第１面マーク及び上記第２面マークが上記切断面に一様に露出するまで研削若しくは研磨を行う仕上げ研削工程とを有する、という構成を採用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第１面と第２面との双方に厚みのあるアラインメントマークを形成することができる。したがって、配線基板を切断または研削する際に、第１面、第２面、断面の３方向からアラインメントマークを認識しつつ切断または研削することができる。さらに、第１面マークと第２面マークとの双方が切断面に対して同等に露出するように研削若しくは研磨を行うことで、第１面及び第２面に垂直に観察予定面を露出させることができる。したがって、断面観察用の複数の観察試料を高精度且つ効率よく作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における観察試料の観察予定面における断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における配線基板の正面図である。
【図３】本発明の一実施形態における配線基板の一部を拡大した模式図である。
【図４】本発明の一実施形態における観察試料作製方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明における配線基板１及び観察試料１００の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１５】
本実施形態においては、配線基板１を含む観察試料１００の構成を説明する。観察試料１００は、図１に示すように、配線基板１と、半導体１１０（電子部品）と、樹脂材１２０とを有しており、半導体１１０と配線基板１とのはんだ接続状態を破壊検査により観察及び確認するために作成される。
【００１６】
配線基板１は、図１及び図２に合わせて示すように、基板２と、配線パターン３と、第１マーク４と、第２マーク５と、第３マーク６と、第４マーク７と、保護層８とを有している。基板２は、矩形平板状の絶縁板であり、第１面２ａと、第１面２ａに対向する第２面２ｂとを有している。配線パターン３は、後述するように、はんだによる複数のソルダーボール３ａを介して半導体１１０を実装可能とする複数の導電性電極板（はんだパッド）であり、基板２の絶縁板にめっき処理等で貼り付けた金属箔をエッチング等の所定の工法で成形することにより基板２の第１面２ａに格子状に点在するように設けられている。
【００１７】
第１マーク４は、後述の観察予定面Ａ１、Ａ２に接するようにそれぞれ形成された金属箔からなる有厚板状のアラインメントマークである。観察予定面Ａ１は、基板２の第１面２ａ及び第２面２ｂと直交する平面であり、第１面２ａ及び第２面２ｂを横断するように設定されている。観察予定面Ａ２は、第１面２ａ及び第２面２ｂと直交する平面であり、観察予定面Ａ１と離間して平行となるように設定されている。また、観察予定面Ａ１、Ａ２は、基板２上の、上記複数のソルダーボール３ａを一挙に横断（分断）するように設定されている。
第１マーク４は、観察予定面Ａ１、Ａ２と第１面２ａとが交差することで形成される２本の仮想直線に沿ってそれぞれ２箇所ずつ設けられている。また、本実施形態において、第１マーク４は、配線パターン３とは電気的に独立して設けられたダミーパターンとされている。
【００１８】
第２マーク５は、観察予定面Ａ１、Ａ２に接するようにそれぞれ形成された金属箔からなる有厚板状のアラインメントマークである。第２マーク５は、観察予定面Ａ１、Ａ２と第２面２ｂとが交差することで形成される２本の仮想直線に沿ってそれぞれ２箇所ずつ設けられている。また、本実施形態において、第２マーク５は、配線パターン３とは電気的に独立して設けられたダミーパターンとされている。このような第１マーク４と第２マーク５とは、基板２の厚み方向（第１面２ａ及び第２面２ｂに直交する方向）において、それぞれ対向する位置に対称形に設けられている。
【００１９】
第３マーク６は、後述の観察予定面Ｂ１、Ｂ２に接するようにそれぞれ形成された金属箔からなる有厚板状のアラインメントマークである。観察予定面Ｂ１は、基板２の第１面２ａ及び第２面２ｂと直交する平面であり、第１面２ａ及び第２面２ｂを横断すると共に観察予定面Ａ１、Ａ２と直交するように設定されている。観察予定面Ｂ２は、第１面２ａ及び第２面２ｂと直交する平面であり、観察予定面Ａ１、Ａ２と直交すると共に観察予定面Ｂ１と離間して平行となるように設定されている。また、観察予定面Ｂ１、Ｂ２は、基板２上の、上記複数のソルダーボール３ａを一挙に横断するように設定されている。すなわち、観察予定面Ｂ１、Ｂ２は、本発明における第２観察予定面に相当する。第３マーク６は、観察予定面Ｂ１、Ｂ２と第１面２ａとが交差することで形成される２本の仮想直線に沿ってそれぞれ２箇所ずつ設けられている。また、本実施形態において、第３マーク６は、配線パターン３とは電気的に独立して設けられたダミーパターンとされている。
【００２０】
第４マーク７は、観察予定面Ｂ１、Ｂ２上に接するようにそれぞれ形成された金属箔からなる有厚板状のアラインメントマークである。第４マーク７は、観察予定面Ｂ１、Ｂ２と第２面２ｂとが交差することで形成される２本の仮想直線に沿ってそれぞれ２箇所ずつ設けられている。本実施形態において、第４マーク７は、配線パターン３とは電気的に独立して設けられたダミーパターンとされている。このような第３マーク６と第４マーク７とは、基板２の厚み方向において、それぞれ対向する位置に対称形に設けられている。
【００２１】
保護層８は、第１マーク４、第２マーク５、第３マーク６及び第４マーク７を覆うように、第１面２ａ及び第２面２ｂのそれぞれに設けられる半透明のソルダレジスト層である。
【００２２】
半導体１１０は、図１に示すように、基板２上に設けられて第１面２ａと対向する面に複数の接続端子を具備するＢＧＡ（Ball grid array）パッケージ構造の電子部品であり、ソルダーボール３ａを介して配線パターン３に接続されている。樹脂材１２０は、配線基板１及び半導体１１０の全体が埋設（モールド）された状態で固化された半透明の部材である。
このような本実施形態における観察試料１００は、樹脂材１２０により配線基板１及び半導体１１０がモールドされた後に、上記アラインメントマークに合わせて切断及び研削されることにより、観察予定面Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２が露出した状態となる。
【００２３】
続いて、このような本実施形態における観察試料１００の作成方法を図３及び図４を参照して説明する。
【００２４】
まず、第１面マーク工程が行われる（ステップＳ１）。ステップＳ１では、配線基板１には、基板２の第１面２ａ上に金属箔が張られ、該金属箔にエッチング処理を施すことにより成形され、予め設定された観察予定面Ａ１、Ａ２に接するように第１マーク４が形成される。また、配線基板１には、同様にして、予め設定された観察予定面Ｂ１、Ｂ２に接するように第３マーク６が形成される。
【００２５】
引き続いて、ステップＳ１と同様の手順により、第２面マーク工程が行われる（ステップＳ２）。ステップＳ２では、配線基板１には、基板２の第２面２ｂ上に金属箔が張られ、該金属箔にエッチング処理を施すことにより成形され、予め設定された観察予定面Ａ１、Ａ２に接するように第２マーク５が形成される。また、配線基板１には、同様にして、観察予定面Ｂ１、Ｂ２に沿って第４マーク７が形成される。なお、上記第１面マーク工程（ステップＳ１）と第２面マーク工程（ステップＳ２）とは順不同に実行されてよい。配線基板１には、このようにしてアラインメントマークが形成されると同時に、基板２に配線パターン３が設けられ、さらに、各アラインメントマークを覆うように保護層８が形成される。
【００２６】
次に、半導体実装工程が行われる（ステップＳ３）。ステップＳ３では、配線基板１には、配線パターン３上にソルダーボール３ａを介在するようにして半導体１１０を配線基板１に載置し、その配線基板１、半導体１１０及びソルダーボール３ａを、加熱炉等の任意の加熱手段により加熱する。すなわち、加熱炉により上記ソルダーボール３ａが溶融されることで、配線パターン３と半導体１１０とが接合される。
【００２７】
そして、配線基板埋設工程が行われる（ステップＳ４）。ステップＳ４では、所定の成形型に半導体１１０を接合した配線基板１が内挿され、この成形型に、液状の樹脂材１２０が注入されて固化されることにより、配線基板１及び半導体１１０が樹脂材１２０に埋設された観察試料１００が形成される。なお、樹脂材１２０は、透明性を有する透明または半透明の樹脂部材であり、例えば、２液混合型のエポキシ系樹脂等が用いられる。該樹脂材１２０は、液状時に、適宜脱泡されると共に配線基板１及び半導体１１０の周囲に充分に浸透され、所望の透明性を有するように固化される。これにより、観察試料１００において、配線基板１に設けられた第１マーク４、第２マーク５、第３マーク６及び第４マーク７は樹脂材１２０を透過して観察試料１００の外方より容易に視認可能となる。
【００２８】
続いて、切断予定線設定工程が行われる（ステップＳ５）。ステップＳ５では、図２及び図３に併せて示すように、観察試料１００の第１面と第２面との双方より上記半透明の樹脂材１２０を透過して視認可能な上記第１マーク４、第２マーク５、第３マーク６及び第４マーク７により同定される観察予定面Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２に対して、それぞれ削り代として数ｍｍ程度外側に離間した位置に切断予定線Ｃが設定される。なお、本実施形態においては、切断予定線Ｃは、切断工具の刃の幅を有している。そして、切断工程が行われる（ステップＳ６）。ステップＳ６では、観察試料１００は、切断工具を用いて切断予定線Ｃに沿って切断される。これにより、樹脂材１２０に埋設された配線基板１及び半導体１１０は、各アラインメントマークが切断面に露出せず、後述する仕上げ研削加工のために必要な所定の（最小限の）削り代を残した状態で切断される。
【００２９】
次に、研削工程として、加工量設定工程が行われる（ステップＳ７）。ステップＳ７では、観察試料１００の切断面と各アラインメントマークとの位置関係を観察・測定し、観察予定面Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２に対応する各切断面の領域ごとにどの程度加工するべきか（加工条件）が正確に設定される。なお、このような加工量設定工程は、後述する研削・研磨工程の途中にあっても、必要に応じて適宜（何度でも）実施してよい。
【００３０】
そして、粗研削工程が行われる（ステップＳ８）。ステップＳ８では、第１マーク４、第２マーク５、第３マーク６及び第４マーク７の各々に近接するまで観察試料１００の切断面が工具（例えば、平面研削盤等）により手早く研削される。
【００３１】
そして、研削工程として、仕上げ研削工程が行われる（ステップＳ９）。ステップＳ９では、上記設定された加工条件に基づいて、工具の観察試料１００との相対位置を調整しながら仕上げ研削が行われる。さらに、表面研磨工程が行われる（ステップＳ１０）。ステップＳ１０では、電子顕微鏡による観察が容易となるように、切断面が平滑となり、且つ第１マーク４、第２マーク５、第３マーク６及び第４マーク７が切断面に一様に露出するまで観察予定面Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２が研磨される。
【００３２】
このような本実施形態における配線基板１によれば、第１面２ａ側と第２面２ｂ側とのそれぞれに金属箔からなる有厚板状のアラインメントマークが第１面２ａ及び第２面２ｂと交差する観察予定面に接するように設けられている。これにより、厚みのある金属箔のアラインメントマークが第１面２ａ、第２面２ｂ及び切断面において認識可能に露出される。これにより、配線基板１の外方より観察予定面Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を容易に同定することできる。したがって、均一な寸法で複数の配線基板１を切断することができる。
【００３３】
また、本実施形態における配線基板１によれば、４つの観察予定面Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を設定し、それぞれに対して接するようにアラインメントマークを設けている。これにより、１つの配線基板１において４つの観察予定面Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を同時に同定することができる。
【００３４】
また、本実施形態における配線基板１によれば、アラインメントマークを被覆する半透明の保護層８を設けている。これにより、配線基板１に電子部品をはんだ実装する際に、金属箔からなるアラインメントマークにはんだが付着することがない。したがって、アラインメントマークを介して観察予定面を同定することが容易になる。
【００３５】
また、本実施形態における観察試料１００によれば、樹脂材１２０に半導体１１０を実装した配線基板１を埋設することで、切断及び研削加工時に配線基板１、半導体１１０及びソルダーボール３ａが破損または変形することがない。これにより、観察予定面Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の観察が容易となり、観察対象となる配線基板１、半導体１１０及びソルダーボール３ａを観察予定面に精度よく露出することができる。また、樹脂材１２０が半透明であることにより、アラインメントマークの視認性を担保することができる。
【００３６】
また、本実施形態における観察試料作製方法によれば、配線基板の第１面２ａ及び第２面２ｂにそれぞれ金属箔からなるアラインメントマークを設け、さらに、アラインメントマークから同定される観察予定面Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２から所定の削り代の幅だけ離間した位置に切断予定線Ｃを設定している。これにより、仕上げ加工に要する最小限の削り代を残すようにして観察試料１００を切断することができる。したがって、続く研削若しくは研磨工程での仕上げ加工量を可及的に最小とし、仕上げ研削工程に要する所要時間を短縮することができる。また、切断により観察予定面Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を同時に露出させる場合と比較して仕上げ研削加工による微調整が可能であり、高精度の観察予定面Ａ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２を有する複数の観察試料１００を均質に作成することができる。
【００３７】
また、本実施形態における観察試料作製方法によれば、加工量設定工程においてアラインメントマークの露出状態から観察予定面Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２に至るまでの加工条件を設定する。これにより、観察試料１００の切断面の垂直度を適宜調整しつつ加工を効率よく行うことができる。
【００３８】
また、本実施形態における観察試料作製方法によれば、粗研削工程においてアラインメントマークのそれぞれに切断面が近接するまで面精度よりも加工速度を重視するようにして研削している。これにより、研削面の研削加工に要する所要時間を短縮することが出来る。
また、本実施形態における観察試料作製方法によれば、仕上げ研削工程においてアラインメントマークのそれぞれが切断面に同等に露出するまで研削若しくは研磨している。これにより、複数の観察試料１００を精度よく作成することができる。
【００３９】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４０】
上記実施形態においては、１つの観察試料１００に４つの観察予定面Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２が形成されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、１つの観察試料１００に対して、上記観察予定面Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２のうち少なくとも一つの観察予定面が選択的に形成されるようにしてもよい。また、上記実施形態においては、図２に示すように、観察予定面Ａ１、Ａ２に対して第２観察予定面Ｂ１、Ｂ２が直交するように設けられているが、本発明はこれに限定されない。例えば、半導体１１０の対角線方向に延在する複数のソルダーボール３ａに沿って第３の観察予定面（図示せず）が設定され、該第３の観察予定面に接するようなアラインメントマークが設けられても良い。
【００４１】
また、観察試料の作成は、切断予定線設定工程及び切断工程を自動化された切断機械により行ってもよい。この場合、切断機械は、センサ等によりアラインメントマークを認識して切断予定線Ｃを設定し、切断加工を行う。また、同様に、研削工程を自動化された研削機械により行うことも可能である。この場合、研削機械は、センサ等によりアラインメントマークを認識して加工条件を決定し、研削工程を行う。
【００４２】
また、配線基板１は、保護層８の表面に、アラインメントマークに沿って警告色（例えば、黄色）による印刷が施されていてもよい。この場合、アラインメントマークの視認性がさらに向上する。
【符号の説明】
【００４３】
１……配線基板
２……基板
２ａ……第１面
２ｂ……第２面
３……配線パターン
４……第１マーク
５……第２マーク
６……第３マーク
７……第４マーク
８……保護層
１００……観察試料
１１０……半導体
１２０……樹脂材
Ａ１……観察予定面
Ａ２……観察予定面
Ｂ１……観察予定面
Ｂ２……観察予定面
【図１】
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【図２】
2019050266.tif 000004
【図３】
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【図４】
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