(57)【要約】    【課題】  プリント配線板を平坦な治具に載置して、加熱した半導体素子を実装する際の歩留まりを高め得る該プリント配線板の製造方法を提供する。    【解決手段】  プリント配線板の下側のソルダーレジスト層７０Ｓ側を負圧吸着機能を備える平坦な治具２００に載置し、負圧を掛けて該下側のソルダーレジスト層を治具の平坦面に吸着する。そして、半田バンプ７６Ｆに平板２１０を押圧し、各半田バンプの高さを、該半田バンプの頂部から下側ソルダーレジスト層の表面までの距離が均一になるように平滑化する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有する中心基板と、前記中心基板の第１面上に形成されている上側のビルドアップ層と、前記中心基板の第２面上に形成されている下側のビルドアップ層と、前記上側のビルドアップ層上に形成される上側ソルダーレジスト層と、前記下側のビルドアップ層上に形成される下側ソルダーレジスト層と、前記上側のソルダーレジスト層に設けられた開口内に形成される半田バンプとを備えるプリント配線板であって、
前記半田バンプの頂部から、前記下側ソルダーレジスト層までの距離が均一になるように、該半田バンプが平滑化されている。
【請求項２】
請求項１のプリント配線板であって、
前記平滑化された半田バンプを介して半導体素子が実装されている。
【請求項３】
第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有する中心基板と、前記中心基板の第１面上に形成されている上側のビルドアップ層と、前記中心基板の第２面上に形成されている下側のビルドアップ層と、前記上側のビルドアップ層上に形成される上側ソルダーレジスト層と、前記下側のビルドアップ層上に形成される下側ソルダーレジスト層と、前記上側のソルダーレジスト層に設けられた開口内に形成される半田バンプとを備えるプリント配線板の製造方法であって、
前記プリント配線板の前記下側のソルダーレジスト層側を負圧吸着機能を備える平坦な治具に載置し、負圧を掛けて該下側のソルダーレジスト層を前記治具の平坦面に吸着することと、
前記半田バンプに平板を押圧し、各半田バンプの高さを、該半田バンプの頂部から前記下側ソルダーレジスト層の表面までの距離が均一になるように平滑化することとを備える。
【請求項４】
請求項３のプリント配線板の製造方法であって、
前記半田バンプの高さを均一になるように平滑化する際に、前記プリント配線板の前記下側のソルダーレジスト層の反り量と同程度、前記平板を前記半田バンプ側へ押圧する。
【請求項５】
請求項３又は請求項４のプリント配線板の製造方法であって、
前記半田バンプの平坦化後、前記プリント配線板を負圧吸着機能を備える平坦な治具に載置し、７０℃〜１００℃にプリント配線板を加熱し、前記半田バンプが溶融する温度まで加熱した半導体素子を該半田バンプに押しつけて、当該半導体素子を実装することを備える。
【請求項６】
請求項５のプリント配線板の製造方法であって、
前記半田バンプの高さを均一になるように平滑化する際に、前記半導体素子の実装時よりも１０℃〜２０℃高い温度に前記プリント配線板を加熱する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子をＴＣＢ（thermal  compression  bonding)実装するプリント配線板、及び、該プリント配線板の製造方法に関する。
【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。
【０００３】
熱硬化収縮を繰り返すプリント配線板は、Ｕ字状に上方向又は逆Ｕ字状に下方向の何れかに反り、真っ平らであることが少ない。上記フリップチップ実装で、フラッタニングによる平坦化は、Ｕ字状に上方向又は逆Ｕ字状に下方向の何れか一方へ反っている状態で行われ、その反った状態のまま半導体素子の実装が行われるため、反り量が許容値内であれば、特に問題なく実装を行い得た。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
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うねり量が大きくなる。
【０００６】
現在、ファインピッチ化した半導体素子の実装歩留まりを高めるため、ＴＣＢ実装が用いられることがある。ＴＣＢ実装では、プリント配線板を負圧吸着機能を備える治具に載置し、負圧吸着することでプリント配線板の反りを無くした状態で７０℃〜１００℃まで加熱し、半田バンプが溶融する温度まで加熱した半導体素子を該半田バンプに押しつけて、当該半導体素子を実装する。このため、上記Ｕ字状に上方向又は逆Ｕ字状に下方向に反った状態で、半田バンプが平坦化されたプリント配線板を、治具に載置して反りを無くした際には、半田バンプの実装歩留まりが低下することが考えられる。更に、表面のうねり量の大きなビルドアップ多層プリント配線板は、半田バンプの高さがバラツキ、実装歩留まりを高めることが難しいと予想される。
【０００７】
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、プリント配線板を平坦な治具に載置して、加熱した半導体素子を実装する際の歩留まりを高め得るプリント配線板、及び、該プリント配線板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明のプリント配線板は、第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有する中心基板と、前記中心基板の第１面上に形成されている上側のビルドアップ層と、前記中心基板の第２面上に形成されている下側のビルドアップ層と、前記上側のビルドアップ層上に形成される上側ソルダーレジスト層と、前記下側のビルドアップ層上に形成される下側ソルダーレジスト層と、前記上側のソルダーレジスト層に設けられた開口内に形成される半田バンプとを備える。そして、前記半田バンプの頂部から、前記下側ソルダーレジスト層までの距離が均一になるように、該半田バンプが平滑化されている。
【０００９】
本願発明のプリント配線板の製造方法は、プリント配線板の前記下側のソルダーレジスト層側を負圧吸着機能を備える平坦な治具に載置し、負圧を掛けて該下側のソルダーレジスト層を前記治具の平坦面に吸着することと、前記半田バンプに平板を押圧し、各半田バンプの高さを、該半田バンプの頂部から前記下側ソルダーレジスト層の表面までの距離が均一になるように平滑化することとを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明のプリント配線板では、半田バンプの頂部から下側ソルダーレジスト層までの距離が均一になるように、該半田バンプが平滑化されているため、プリント配線板を負圧吸着機能を備える治具に載置し、負圧吸着することでプリント配線板の反りを無くした状態で半導体素子を実装するＴＣＢ実装での歩留まりを高めることができる。
【００１１】
本願発明のプリント配線板の製造方法では、プリント配線板の下側のソルダーレジスト層側を負圧吸着機能を備える平坦な治具に載置し、負圧を掛けて該下側のソルダーレジスト層を治具の平坦面に吸着する。そして、半田バンプに平板を押圧し、各半田バンプの高さを、該半田バンプの頂部から下側ソルダーレジスト層の表面までの距離が均一になるように平滑化する。このため、プリント配線板を負圧吸着機能を備える治具に載置し、負圧吸着することでプリント配線板の反りを無くした状態で半導体素子を実装するＴＣＢ実装での歩留まりを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態のプリント配線板の断面図。
【図２】第１実施形態のプリント配線板の断面図。
【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製造方法を示す工程図。
【図６】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７】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８】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９】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１０】第１実施形態の改変例に係るプリント配線板の断面図。
【図１１】第１実施形態の改変例に係るプリント配線板の製造方法を示す工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[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１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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
図２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チップがプリント配線板に実装される。
【００１８】
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６（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。
【００１９】
（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６（Ｂ））。
【００２０】
（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６（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。
【００２１】
（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６（Ｄ））。
【００２２】
（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６（Ｅ））。
【００２３】
（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７（Ａ））。
【００２４】
（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７（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。
【００２５】
（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７（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。
【００２６】
（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７（Ｄ））。
【００２７】
（９）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８（Ａ））。
【００２８】
（１０）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８（Ｂ））。
【００２９】
（１１）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８（Ｃ））。
【００３０】
（１２）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８（Ｄ））。
【００３１】
（１３）上記（９）〜（１２）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９（Ａ））。
【００３２】
（１４）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９（Ｂ））。
【００３３】
（１５）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９（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。
【００３４】
（１６）パッド７１ＦＰに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、プリント配線板１０が完成する（図１）。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、下側のソルダーレジスト層７０Ｓの表面で、ｄ１：１５μｍ程度の撓みが生じ、この撓み量と同程度の高さのバラツキｄ２が半田バンプ７６Ｆで生じている。半田バンプ７６Ｆの高さのバラツキの解消のため、半田バンプのフラッタニング処理が行われる。
【００３５】
（１７）吸着用の吸気口２０２を備える治具２００の上に、下側のソルダーレジスト層７０Ｓ側が載置される。吸気口２０２を介してプリント配線板１０が吸着され、プリント配線板が下面が治具２００の平坦面に当接されて、下面（下側のソルダーレジスト層の表面）が平坦になる（図３）。個々の半田バンプ７６Ｆは、上側のソルダーレジスト層からの半田バンプ７６Ｆ頂部までの高さｈ１：２０〜４０μｍで、半田バンプ７６Ｆは１００〜１３０μｍのピッチで配置される。治具２００に吸着された状態で、半田バンプ７６Ｆの高さのバラツキｄ３は、図１中に示した下側のソルダーレジスト層７０Ｓの撓み量ｄ１とほぼ対応する。
【００３６】
（１８）プリント配線板１０が、後述されるＩＣチップの実装時よりも１０〜２０℃高い温度まで加熱される。実装が９０℃で行われる場合には、１００〜１１０℃に加熱される。そして、フラッタニング用の平板２１０が半田バンプ７６Ｆに押し当てられ、下側のソルダーレジスト層７０Ｓの撓み量ｄ１と等量分（１５μｍ）、半田バンプ７６Ｆが平坦化される（図４）。これにより、半田バンプ７６Ｆの頂部から下側のソルダーレジスト層の表面までの高さがＧ１（プリント配線板の厚み＋半田バンプの高さｈ１−撓み量ｄ１）で均一になる。
【００３７】
半田バンプ７６Ｆのフラッタニング後、治具からプリント配線板から外される（図５）。外力が取り除かれ、プリント配線板は再びうねるが、各半田バンプ７６Ｆの頂部中心から下側のソルダーレジスト層７０Ｓ側に下ろした垂線の距離は、図３に示された高さＧ１で揃っている。
【００３８】
その後、吸着用の吸気口を備える実装用の治具にプリント配線板が置かれ、下側のソルダーレジスト層が平坦化された状態で、プリント配線板が実装温度７０〜１００℃（第１実施形態では９０℃）まで加熱され、ＩＣチップ９０が半田バンプの溶融温度を超える３００℃まで加熱された状態で、半田バンプ７６Ｆ上に押し当てられて実装が行われる（ＴＣＢ実装）。その後、下側のソルダーレジスト層の開口７１Ｓから露出されるパッド７１ＳＰに半田バンプが形成される。下側に形成された半田バンプを介して第１実施形態のプリント配線板はマザーボードに搭載される。
【００３９】
第１実施形態のプリント配線板では、半田バンプの頂部から下側ソルダーレジスト層までの距離が均一になるように、該半田バンプが平滑化されているため、プリント配線板を負圧吸着機能を備える治具に載置し、負圧吸着することでプリント配線板の反りを無くした状態で半導体素子を実装するＴＣＢ実装での歩留まりを高めることができる。
【００４０】
第１実施形態のプリント配線板の製造方法では、プリント配線板の下側のソルダーレジスト層７０Ｓ側を負圧吸着機能を備える平坦な治具２００に載置し、負圧を掛けて該下側のソルダーレジスト層を治具の平坦面に吸着する。そして、半田バンプ７６Ｆに平板２１０を押圧し、各半田バンプの高さを、該半田バンプの頂部から下側ソルダーレジスト層の表面までの距離が均一になるように平滑化する。このため、プリント配線板を負圧吸着機能を備える治具に載置し、負圧吸着することでプリント配線板の反りを無くした状態で半導体素子を実装するＴＣＢ実装での歩留まりを高めることができる。
【００４１】
第１実施形態のプリント配線板の製造方法では、半田バンプの高さを均一になるように平滑化する際に、プリント配線板の下側のソルダーレジスト層の反り量と同程度、平板を半田バンプ側へ押圧する。このため、プリント配線板を負圧吸着機能を備える治具に載置し、負圧吸着することでプリント配線板のうねりを無くした状態で半導体素子を実装するＴＣＢ実装での歩留まりを高めることができる。
【００４２】
第１実施形態のプリント配線板の製造方法では、半田バンプの高さを均一になるように平滑化する際に、半導体素子の実装時よりも１０℃〜２０℃高い温度にプリント配線板を加熱する。このため、半田バンプが溶融する温度（３００℃）まで加熱した半導体素子を該半田バンプに押しつけて溶融する際と近似した温度勾配を半田バンプの周囲で形成できるので、リフロー時に生じるのと同じ熱収縮状態で半田バンプを平坦化することが可能である。
【００４３】
図１０は、第１実施形態の改変例に係るプリント配線板の断面図を示す。第１実施形態の改変例では、上側の半田バンプ７６Ｆと同時に下側の半田バンプ７６Ｓが形成されている。
【００４４】
図１１は、第１実施形態の改変例に係るプリント配線板の半田バンプ７６Ｆをフラッタニングする治具２００の断面図を示す。第１実施形態の改変例に係る治具には、下側の半田バンプ７６Ｓとの接触を避けるための半球状の凹部２０４が形成されている。第１実施形態の改変例においても、第１実施形態と同様にプリント配線板が平坦化された状態で、半田バンプ７６Ｆのフラッタニングが行われる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
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にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
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
７０Ｓ  下側のソルダーレジスト層
７６Ｆ  半田バンプ
１５０Ｆ  最上の層間樹脂絶縁層
１５０Ｓ  最下の層間樹脂絶縁層
１５８Ｆ  導体層（最上の導体層）
１５８Ｓ  導体層（最下の導体層）
２００  治具
２０２  吸気口
【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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【図１１】
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