(57)【要約】      （修正有）【課題】プリント配線板上に凹凸があっても半田バンプを均一な高さに平滑化できる製造方法を提供する。【解決手段】平滑化後の半田バンプ７６Ｆの高さに合わせた厚みを有する１対の板材２３０Ａ、２３０Ｂを配置することで、プリント配線板１０の凹凸に沿って板材がプリント配線板１０の表面から均一な高さを作りだし、ローラー２１０を、該１対の板材２３０Ａ、２３０Ｂに当接させながら転動させることで、半田バンプ７６Ｆの高さを平滑化する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田バンプを形成することと、
半田バンプの形成領域の側方に、該形成領域を挟むように平滑化後の半田バンプの高さに合わせた厚みを有する１対の板材を配置することと、
プリント配線板の鉛直方向に揺動可能に支持されたローラーを、前記１対の板材に当接させながら該板材の長さ方向へ転動させ、半田バンプの高さを平滑化することと、からなるプリント配線板の製造方法。
【請求項２】
請求項１のプリント配線板の製造方法であって、
前記ローラーは、マトリクス状に配置された前記半田バンプの１行又は１列を同時に平滑化する。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のプリント配線板の製造方法であって、
プリント配線板は、多数個取り用のプリント配線板シートであり、
複数個の個片のプリント配線板の半田バンプの形成領域を、前記ローラーで、一度に平滑化する。
【請求項４】
平滑化後の半田バンプの高さに合わせた厚みを有し可撓性を備える１対の板材と、
前記１対の板材上を、該板材の長さ方向へ転動するローラーと、
前記ローラーをプリント配線板の鉛直方向に揺動可能に支持し、前記ローラーを１対の板材に当接させながら該板材の長さ方向へ転動可能なローラー支持機構と、
前記ローラーをプリント配線板の厚み方向へ押圧する加圧装置と、を備える治具。
【請求項５】
請求項４の治具であって、
前記板材は金属板から成る。
【請求項６】
請求項４又は請求項５の治具であって、
前記加圧装置は空気圧を用いる。
【請求項７】
請求項４〜請求項６のいずれか１の治具であって、
前記ローラー支持機構は、
前記ローラーの軸心に、該ローラーを回動可能に設けられた軸棒と、
前記ローラーと平行に設けられた可撓性を備える横桿と、
前記軸棒を前記横桿の端部から支持する支持片と、
前記横桿の中央部に取り付けられ、ローラーの軸方向の鉛直方向へ延在する支持桿とから成る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を実装するための半田バンプを備えるプリント配線板の製造方法、及び、該製造方法に用いる治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の実装方法の一つに、プリント配線板に設けられたＣ４バンプ（半田バンプ）へのフリップチップ実装が用いられる。プリント配線板に設けられた半田バンプをフラッタニングして平坦化した後、半導体素子を搭載し、リフロー炉で過熱して半田バンプを溶融することで、フリップチップ実装が行われている。特許文献１には、半田バンプをフラッタニングする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４４１０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
層間樹脂絶縁層及び導体層から成るビルドアップ層は、導体層の有る部分と無い部分では、無い部分で樹脂量が多くなるため、熱収縮の影響を受け、表面にうねり（凸凹）を生じ易い。特に、ビルドアップ多層プリント配線板は、層間樹脂絶縁層及び導体層のビルドアップ積層を繰り返すため、うねりが重なり最表層でのうねり量が大きくなる。
【０００５】
ファインピッチ化した半田バンプへの半導体素子の実装歩留まりを高めるため、平板を用いて半田バンプのフラッタニングが行われているが、上述したようにプリント配線板の表面にうねり（凸凹）によって、規格を外れるほど半田バンプが潰れてしまい、半導体素子の端子と半田バンプとの接続不良が起き、半導体素子の実装歩留まりが低下することがある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、プリント配線板上に凹凸があっても半田バンプを均一な高さに平滑化できるプリント配線板の製造方法、及び、該製造方法に用いる治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明のプリント配線板の製造方法は、半田バンプを形成することと、半田バンプの形成領域の側方に、該形成領域を挟むように平滑化後の半田バンプの高さに合わせた厚みを有する１対の板材を配置することと、プリント配線板の鉛直方向に揺動可能に支持されたローラーを、前記１対の板材に当接させながら該板材の長さ方向へ転動させ、半田バンプの高さを平滑化することと、からなる。
【０００８】
本願発明のプリント配線板の製造用の治具は、平滑化後の半田バンプの高さに合わせた厚みを有し可撓性を備える１対の板材と、前記１対の板材上を、該板材の長さ方向へ転動するローラーと、前記ローラーをプリント配線板の鉛直方向に揺動可能に支持し、前記ローラーを１対の板材に当接させながら該板材の長さ方向へ転動可能なローラー支持機構と、前記ローラーをプリント配線板の厚み方向へ押圧する加圧装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明のプリント配線板の製造方法では、平滑化後の半田バンプの高さに合わせた厚みを有する１対の板材を配置することで、プリント配線板の厚み差による凹凸があっても、凹凸に沿って板材がプリント配線板の表面から均一な高さ（平滑化後の半田バンプの高さ）を作りだし、プリント配線板の鉛直方向に揺動可能に支持されたローラーを、該１対の板材に当接させながら転動させ、半田バンプの高さを平滑化する。このため、プリント配線板上に凹凸があっても半田バンプを均一な高さに平滑化できる。これによって、半導体素子の実装歩留まりを高めることが可能となる。また、プリント配線板上の半田バンプを同時に平板で平滑化するのと異なり、マトリクス状に配置された半田バンプの１行又は１列ずつ平滑化していくため、ローラーに加える荷重量が下がり、プリント配線板に加わるストレスを低減することができる。
【００１０】
本願発明の治具では、平滑化後の半田バンプの高さに合わせた厚みを有する１対の板材に、プリント配線板の鉛直方向に揺動可能なローラーを当接させながら転動させ、半田バンプの高さを平滑化できる。このため、プリント配線板の厚み差による凹凸があっても、凹凸に沿って板材がプリント配線板の表面から均一な高さを作りだすので、プリント配線板上の半田バンプを均一な高さに平滑化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態のプリント配線板の製造方法を示す工程図。
【図２】第１実施形態のプリント配線板の製造方法を示す工程図。
【図３】第１実施形態のプリント配線板の製造方法を示す工程図。
【図４】第１実施形態のプリント配線板の製造方法を示す工程図。
【図５】第１実施形態のプリント配線板の断面図。
【図６】第１実施形態のプリント配線板の断面図。
【図７】第１実施形態のプリント配線板の断面図。
【図８】第１実施形態のプリント配線板の断面図。
【図９】半田バンプ平滑化用の治具の構成を示す模式図。
【図１０】多数個取り用のプリント配線板の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[第１実施形態]
本発明の第１実施形態に係るプリント配線板１０の断面図が図７に示されている。
第１実施形態のプリント配線板１０は、第１面Ｆと第１面と反対側の第２面Ｓとを有する絶縁基板２０ｚと絶縁基板の第１面上に形成されている第１導体層３４Ｆと第２面Ｓ上に形成されている第２導体層３４Ｓと第１導体層３４Ｆと第２導体層３４Ｓとを接続しているスルーホール導体３６とで形成されているコア基板３０を有する。プリント配線板の厚みは２mm〜０．２mmである。絶縁基板はガラスクロスや有機繊維などの補強材を有する。
【００１３】
コア基板３０の第１面Ｆと第１導体層３４Ｆ上に上側のビルドアップ層が形成されている。上側のビルドアップ層は少なくとも最上の層間樹脂絶縁層１５０Ｆと最上の層間樹脂絶縁層上の最上の導体層１５８Ｆと最上の層間樹脂絶縁層を貫通し最上の導体層とコア基板の第１導体層を電気的に接続している最上のビア導体１６０Ｆとを有する。上側のビルドアップ層は、最上の層間樹脂絶縁層とコア基板の間に上側の層間樹脂絶縁層５０Ｆと上側の層間樹脂絶縁層上の上側の導体層５８Ｆと上側の層間樹脂絶縁層を貫通し上側の導体層と第１導体層を接続する上側のビア導体６０Ｆを有しても良い。
【００１４】
コア基板３０の第２面Ｓ上に下側のビルドアップ層が形成されている。下側のビルドアップ層は少なくとも最下の層間樹脂絶縁層１５０Ｓと最下の層間樹脂絶縁層上の最下の導体層１５８Ｓと最下の層間樹脂絶縁層を貫通し最下の導体層とコア基板の第２導体層を電気的に接続している最下のビア導体１６０Ｓとを有する。下側のビルドアップ層は、最下の層間樹脂絶縁層とコア基板の間に下側の層間樹脂絶縁層５０Ｓと下側の層間樹脂絶縁層上の下側の導体層５８Ｓと下側の層間樹脂絶縁層を貫通し下側の導体層と第２導体層を接続する下側のビア導体６０Ｓを有しても良い。コア基板の第１面と絶縁基板の第１面は同じであり、コア基板の第２面と絶縁基板の第２面は同じ面である。
【００１５】
上側のビルドアップ層上に上側のソルダーレジスト層７０Ｆが形成され、下側のビルドアップ層上に下側のソルダーレジスト層７０Ｓが形成されている。ソルダーレジスト層７０Ｆは最上の導体層や最上のビア導体を露出する開口７１Ｆを有し、ソルダーレジスト層７０Ｓは最下の導体層や最下のビア導体を露出する開口７１Ｓを有する。それらの開口により露出する導体部分はパッド７１ＦＰ、７１ＳＰとして機能する。パッド７１ＦＰ上に半田バンプ７６Ｆが形成されている。半田バンプ７６Ｆの上部は平坦化されている。パッド７１ＳＰ上に半田バンプ７６Ｓが形成されている。
【００１６】
図８は、該プリント配線板にＩＣチップが実装された状態を示す断面図である。
プリント配線板１０に形成された半田バンプ７６Ｆに、ＩＣチップ９０のパッド９２が接合されることで、ＩＣチップ９０がプリント配線板１０に実装される。
【００１７】
プリント配線板１０の製造方法が以下に説明される。
（１）両面銅張積層板２０ｚが準備される（図１（Ａ））。両面銅張積層板は補強材と樹脂を有する。補強材として、例えばガラスクロス、アラミド繊維、ガラス繊維、有機繊維などが挙げられる。ガラスクロスが好適である。絶縁基板は樹脂と補強材以外にガラスなどの無機粒子を含むことが好ましい。
【００１８】
（２）絶縁基板２０ｚの第１面Ｆ（上面）側からＣＯ２レーザにて、絶縁基板２０ｚの第１面Ｆ側に第１開口２８Ｆが形成される（図１（Ｂ））。
【００１９】
（３）絶縁基板２０ｚの第２面Ｓ（下面）側からＣＯ２レーザにて、コア基板の第２面Ｓ側に第２開口２８Ｓが形成される（図１（Ｃ））。第１開口２８Ｆと第２開口２８Ｓがコア基板内で連結することで、貫通孔２８が形成される。
【００２０】
（４）絶縁基板２０ｚの表面に触媒が付与される。その後、無電解めっき液に絶縁基板２０ｚが浸漬され、絶縁基板２０ｚの第１面Ｆ上、第２面Ｓ上及び貫通孔２８の内壁に無電解めっき膜２２が形成される（図１（Ｄ））。
【００２１】
（５）無電解めっき膜２２に所定パターンのめっきレジスト４０が形成される（図１（Ｅ））。
【００２２】
（６）無電解めっき膜をシード層として、めっきレジスト非形成部の無電解めっき膜２２上に電解めっき膜３２が形成される。貫通孔２８は電解めっき膜で充填される（図２（Ａ））。
【００２３】
（７）エッチングレジストが剥離され、電解めっき膜３２から露出する無電解めっき膜２２及び金属箔２２が除去される。これにより、絶縁基板２０ｚの第１面Ｆ上に第１導体層３４Ｆが形成され、絶縁基板２０ｚの第２面Ｓ上に第２導体層３４Ｓが形成される（図２（Ｂ））。第１導体層３４Ｆと第２導体層３４Ｓは、貫通孔２８内のスルーホール導体３６により接続される。コア基板３０が完成する。
【００２４】
（８）コア基板３０の両面Ｆ，Ｓに上側と下側の層間樹脂絶縁層５０Ｆ、５０Ｓが形成される（図２（Ｃ））。上側と下側の層間樹脂絶縁層は無機粒子を有するが補強材を有していない。
【００２５】
（９）次に、ＣＯ２ガスレーザにて層間樹脂絶縁層５０Ｆ，５０Ｓにそれぞれビア導体用の開口５１Ｆ，５１Ｓが形成される（図２（Ｄ））。
【００２６】
（１０）層間樹脂絶縁層５０Ｆ，５０Ｓ上と開口５１Ｆ、５１Ｓ内に無電解めっき膜５２が形成される（図３（Ａ））。
【００２７】
（１１）無電解めっき膜５２上に所定パターンのめっきレジスト５４が形成される（図３（Ｂ））。
【００２８】
（１２）めっきレジスト５４から露出する無電解めっき膜５２上に、電解めっき膜５６が形成される（図３（Ｃ））。
【００２９】
（１３）めっきレジスト５４が除去される。電解めっき膜間の無電解めっき膜がエッチングで除去されることで、上側と下側の導体層５８Ｆ，５８Ｓ及び上側と下側のビア導体６０Ｆ，６０Ｓが形成される（図３（Ｄ））。
【００３０】
（１４）上記（９）〜（１３）と同様な工程が繰り返され、最上と最下の層間樹脂絶縁層１５０Ｆ、１５０Ｓが形成される。最上の層間樹脂絶縁層１５０Ｆ上に最上の導体層１５８Ｆが形成され、最下の層間樹脂絶縁層１５０Ｓ下に最下の導体層１５８Ｓが形成される。最上の層間樹脂絶縁層１５０Ｆに上側の導体層と最上の導体層を接続する最上のビア導体１６０Ｆが形成される。最下の層間樹脂絶縁層１５０Ｓに下側の導体層と最下の導体層を接続する最下のビア導体１６０Ｓが形成される。上側と下側のビルドアップ層が完成する（図４（Ａ））。
【００３１】
（１５）上側のビルドアップ層上に開口７１Ｆを有する上側のソルダーレジスト層７０Ｆが形成され、下側のビルドアップ層上に開口７１Ｓを有する下側のソルダーレジスト層７０Ｓが形成される（図４（Ｂ））。
【００３２】
（１６）開口７１Ｆにより露出されるパッド７１ＦＰ、開口７１Ｓにより露出されるパッド７１ＳＰ上にニッケルめっき層７２が形成され、さらにニッケルめっき層７２上に金めっき層７４が形成される（図４（Ｃ））。ニッケル−金層以外にも、ニッケル−パラジウム−金層が形成されてもよい。
【００３３】
（１７）パッド７１ＦＰに小径の半田ボールが搭載され、パッド７１ＳＰに相対的に大きな径の半田ボールが搭載され、リフローが行われ、上側のビルドアップ層上に半田バンプ７６Ｆが形成され、下側のビルドアップ層上に半田バンプ７６Ｓが形成される（図５）。上側のビルドアップ層上の各半田バンプ７６Ｆのソルダーレジスト層７０Ｆからの高さｈ１は、４０μｍである。ここで、上記製造工程において、樹脂の熱収縮等の原因により、上側のソルダーレジスト層７０Ｆの表面で、ｄ１：１０μｍ程度の撓み（高い部分と低い部分とでの高さの差）が生じている。このため、平板を用いて一括して半田バンプ７６Ｆが５μｍ程度平滑化されると、プリント配線板の表面が膨らんでいる部位の半田バンプ７６Ｆは、１５μｍ平滑化され、高さが２５μｍになる。プリント配線板の表面が凹んでいる部位の半田バンプ７６Ｆは、平滑化が行われず、高さが４０μｍのまま残る。
【００３４】
（１８）プリント配線板の表面の凹凸に対応させて平滑化を行うため、第１実施形態では、図６に示されるように、半田バンプ７６Ｆの形成領域の側方に一対のステンレス製の板材２３０Ａ、２３０Ｂを配置し、ローラー２１０を用いて半田バンプ７６Ｆの平滑化が行われる。板材２３０Ａ、２３０Ｂは、帯状に形成され、プリント配線板の凹凸に沿ってソルダーレジスト層７０Ｆ上に密着可能なように可撓性を備え、平滑化後の半田バンプ７６Ｆの目標高さｈ１（３５μｍ）に対応させ、厚みｆ１：３５μｍに形成されている。板材２３０Ａ、２３０Ｂは、アルミニューム、クロム、銅等各種金属板を用いることができ、金属板以外でもアクリル等の樹脂板を用いることもできる。ローラー２１０は金属製の円筒部材であるが、セラミック等の硬質部材で形成することもできる。ローラー２１０は、プリント配線板の鉛直方向に揺動可能に支持されている。
【００３５】
図９は、ローラー２１０を用いる半田バンプ平滑化用の治具の構成を示す。
治具２００は、１対の板材２３０Ａ、２３０Ｂ上に端部が当接し、該板材の長さ方向へ転動する直径１５mmのローラー２１０と、ローラーをプリント配線板の鉛直方向に揺動可能に支持し、該ローラーの端部を１対の板材２３０Ａ、２３０Ｂに当接させながら該板材の長さ方向へ転動可能なローラー支持機構２２０と、該ローラー２１０をプリント配線板の厚み方向へ空気圧を用いて押圧する加圧装置２５０と、から成る。ローラー支持機構２２０は、ローラー２１０の軸心２１０ａに貫通し、該ローラーを回動可能にする軸棒２１２と、ローラーと平行に設けられた可撓性を備える横桿２１４と、軸棒２１２を横桿２１４の端部から支持する支持片２１６Ａ、２１６Ｂと、横桿２１４の中央部に取り付けられ、ローラーの軸方向の鉛直方向へ延在する支持桿２１８とから成る。加圧装置２５０からの２０Ｎの力が支持桿２１８を介して伝達され、支持桿２１８を中心として横桿２１４が撓むことにより、ローラー２１０は、プリント配線板の鉛直方向に揺動可能に支持されている。ローラー２１０は移動機構２６０により、板材の長さ方向へ転動される。
【００３６】
図１０は、多数個取り用のプリント配線板１０Ｇの平面図である。鎖線に沿って切断されることで、後工程で個片のプリント配線板１０に切り分けられる。個片のプリント配線板はマトリクス状に配置されている。各プリント配線板は、半田バンプ７６Ｆがマトリクス状に配置された実装領域７６ＦＧを有する。１列のプリント配線板に対して、該プリント配線板の実装領域の側方に、数ミリのクリアランスｃ１を置いて、該実装領域７６ＦＧを挟むように一対の板材２３０Ａ、２３０Ｂが置かれる。板材２３０Ａ、２３０Ｂは、プリント配線板を上下する図示しない昇降テーブルの下がった状態で該プリント配線板よりも高い位置になる枠体２５０に予め保持され、昇降テーブルが上がった状態で、プリント配線板上に板材２３０Ａ、２３０Ｂが当接し、この状態で半田バンプのフラッタニングが行われる。
【００３７】
図６に示すように、プリント配線板の凹凸に対応するように載置された１対の板材２３０Ａ、２３０Ｂ上に、直径１５mmのローラー２１０の端部が当接し、横桿２１４が撓むことでプリント配線板の凹凸に対応するようにローラーが傾いた状態で支持され、加圧装置２５０からの２０Ｎの力が支持桿２１８を介して伝達された状態で、ローラーが移動機構２６０により、板材２３０Ａ、２３０Ｂの長さ方向へ送られ、マトリクス状の半田バンプを１行ずつ平坦化していく。ここで、実装領域７６ＦＧが２００×２００の半田バンプを備える場合、半田バンプを１行（２００個）ずつ平坦化していくため、常温で平滑化を行ってもローラーの加圧は２０Ｎで済み、プリント配線板に加える荷重を小さくすることができる。プリント配線板に加わるストレスを低減することが可能となる。また、圧力が小さいので加圧装置２５０を簡易且つ廉価に構成することができる。ここで、平板を用いて一度に２００×２００の半田バンプを平滑化する場合、２００倍の圧力（４０００Ｎ）が必要になるため、加圧装置２５０が大型化し、構造も複雑になる。
【００３８】
図７は半田バンプが平滑化されたプリント配線板を示す。
半田バンプ７６Ｆの高さは、ソルダーレジスト層からｈ２：２５μｍで揃っている。第１実施形態のプリント配線板の製造方法では、平滑化後の半田バンプの高さに合わせた厚みを有する１対の板材２３０Ａ、２３０Ｂを配置することで、プリント配線板の厚み差による凹凸があっても、凹凸に沿って板材がプリント配線板の表面から均一な高さ（平滑化後の半田バンプの高さ）を作りだし、プリント配線板の鉛直方向に揺動可能に支持されたローラー２１０を、該１対の板材２３０Ａ、２３０Ｂに当接させながら転動させることで、半田バンプの高さを均一に平滑化できる。
【００３９】
その後、半田バンプ７６Ｆの上端とＩＣチップ９０の端子９２とを当接させた状態でリフローが行われ、ＩＣチップが実装される（図８）。第１実施形態の製造方法では、プリント配線板上に凹凸があっても半田バンプを均一な高さに平滑化できる。これによって、半導体素子の実装歩留まりを高めることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
上述した実施形態では、コア基板を備えるビルドアップ多層プリント配線板を例示したが、本発明の構成は、コア基板を備えない多層プリント配線板、或いは、一括積層式のプリント配線板にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  プリント配線板
３０  コア基板
３４Ｆ  第１導体層
３４Ｓ  第２導体層
３６  スルーホール導体
７０Ｆ  ソルダーレジスト層
７６Ｆ  半田バンプ
２００  治具
２１０  ローラー
２１４  横桿
２２０  ローラー支持機構
２３０Ａ、２３０Ｂ  板材
２５０  加圧装置
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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