(57)【要約】      （修正有）【課題】樹脂が充填されるまでの間の過程において加わる衝撃やストレスなどにより、はんだバンプの接続が外れにくい半導体実装基板の製造方法を提供する。【解決手段】基板３１には連結体の外周に連結桟３５を設け、少なくともリフロー工程２５より前に貼り合わせ工程を設け、この貼り合わせ工程において接着剤５４を用いて補強枠を連結桟３５へ貼り合わせる。そして、樹脂注入工程２６で樹脂７を半導体素子４と基板３１との間の隙間に充填の後に、切断工程５５で連結桟３５と補強枠とを切除するものである。これにより、樹脂注入工程２６において、補強枠が貼り合わせられているので、基板３１に加わる衝撃やストレスなどに対し変形が小さくなる。【選択図】図１
2008103449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を含む複数個の電子部品が実装される部品実装領域を有した基板へ前記半導体素子がはんだバンプを介してフリップチップ実装された半導体実装基板の製造方法において、前記基板の一方面にクリームはんだを供給する工程と、この工程の後で前一方面側に前記電子部品を実装する工程と、この工程の後で前記クリームはんだをその融点より高い温度まで加熱して前記基板と前記電子部品とをリフローはんだ付けする工程と、この工程の後で前記半導体素子と前記基板との間の空隙に樹脂を充填する工程とを備え、前記基板には前記部品実装領域の外周に前記電子部品の非実装領域を設け、少なくとも前記リフローはんだ付けの工程より前に、少なくとも前記非実装領域へ接着部材を用いて補強枠を貼り合わせる工程と、前記樹脂の充填工程の後で前記非実装領域と前記補強枠とを切除する工程とを設けた半導体実装基板の製造方法。
【請求項２】
基板は複数個の子基板が連結部で連結された請求項１に記載の半導体実装基板の製造方法。
【請求項３】
接着部材にはクリームはんだを用いるとともに、補強枠は基板における電子部品の装着面と同一面側に貼り合わせられ、この貼り合わせる工程は、少なくともクリームはんだを供給する工程よりも後に設けた請求項１に記載の半導体実装基板の製造方法。
【請求項４】
接着部材にはクリームはんだを用い、補強枠には少なくとも一方の面に第１の接続用ランドが形成されるとともに、非実装領域には前記接続用ランドに対応する位置に第２の接続用ランドが形成され、クリームはんだを供給する工程において前記第２の接続用ランドへも前記クリームはんだを供給するとともに、補強枠を貼り合わせる工程では前記第１と第２の接続用ランドとが対向するように貼り合わせられる請求項１に記載の半導体実装基板の製造方法。
【請求項５】
補強枠を貼り合わせる工程では予め前記補強枠の一方の面に接着部材を塗布した補強枠を基板に貼り合わせ、前記接続部材には熱硬化性の接着剤を用いた請求項１に記載の半導体実装基板の製造方法。
【請求項６】
補強枠を貼り合わせる工程はクリームはんだを供給する工程の前に設けられ、この貼り合わせ工程では前記補強枠あるいは基板他方の面のいずれか一方に接着部材を塗布するとともに、前記補強枠を前記他方の面側へ貼り合わせる請求項１に記載の半導体実装基板の製造方法。
【請求項７】
接着部材にはＵＶ硬化の接着剤を用いるとともに、貼り合わせる工程とクリームはんだを供給する工程との間には接着部材を硬化する工程を挿入した請求項６に記載の半導体実装基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体部品がフリップチップ実装された半導体実装基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の半導体実装基板について、図面を用いて説明する。図５は従来の半導体実装基板の側面図であり、図６は従来の半導体実装基板の製造フローチャートである。図５において、子基板１は多層基板であり、その表面側には半導体実装ランド２ａとチップ部品実装ランド２ｂとが設けられている。
【０００３】
半導体実装ランド２ａは、はんだバンプ３を介して半導体素子４と接続されている。一方チップ部品実装ランド２ｂははんだ５を介してチップ部品６に接続されている。そして半導体素子４と子基板１との間の隙間には、樹脂７が充填されている。
【０００４】
ではこのような半導体実装基板８の製造方法について図６を用いて説明する。なお図６において、図５と同じものは同じ番号を用いて、その説明は簡略化している。
【０００５】
図６において、基板２１は子基板１が複数個連結されたものである。クリームはんだ供給工程２２では、この基板２１のチップ部品実装ランド２ｂ上にクリームはんだ５をスクリーン印刷するとともに、半導体実装ランド２ａに対してはフラックス２３を塗布する。
【０００６】
実装工程２４はクリームはんだ供給工程２２の後で、半導体素子４を半導体実装ランド２ａへ実装するとともに、チップ部品６をチップ部品実装ランド２ｂへ装着する。そしてリフロー工程２５で加熱し、クリーム半田５やはんだバンプ３を溶融し、基板２１と半導体素子４および基板２１とチップ部品６とがはんだ付け接続される。
【０００７】
リフロー工程２５の後の樹脂注入工程２６では、基板２１と半導体素子４との間の隙間へ樹脂７を充填、硬化する。そして基板２１を切断して半導体実装基板８が完成する。
【０００８】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００４−１９３５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年このような半導体実装基板８を用いたモジュールにおいて小型・薄型化が求められている。従って、薄型化のためには、使用する基板２１の厚みを薄くすることや、はんだバンプ３のはんだ量を少なくすることが行われる。また小型化のためには、はんだバンプ３同士の間隔を小さくすることが必要であり、半導体実装ランド２ａの面積が小さくなる。このようなことにより、近年益々はんだバンプ３の半導体実装ランド２ａに対する接合強度が小さくなってくることとなる。
【００１０】
ここで、従来の半導体実装基板の製造方法では、樹脂７が充填されるまでの間、半導体素子４は基板２１に対してはんだバンプ３だけでつながった状態となる。従って、基板２１の落下などによる衝撃や、基板２１のハンドリング時に加わる応力などにより、はんだバンプ３の接合が破壊し易いという問題を有している。
【００１１】
そこで本発明は、この問題を解決したもので、樹脂７が充填されるまでの間に加わる衝撃やストレスなどに対してもはんだバンプによる接続が外れにくい半導体実装基板の製造方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するために本発明の半導体実装基板の製造方法は、基板には装着領域の外周に電子部品の非実装領域を設け、少なくともリフローはんだ付けの工程より前に、少なくとも前記非装着領域へ接着部材を用いて補強枠を貼り合わせ、樹脂の充填工程の後で前記非実装領域と前記補強枠とを切除するものである。これにより初期の目的を達成できる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、半導体素子を含む複数個の電子部品が実装される装着領域を有した基板へ前記半導体素子がはんだバンプを介してフリップチップ実装された半導体実装基板の製造方法において、前記基板の一方面にクリームはんだを供給する工程と、この工程の後で前一方面側に前記電子部品を実装する工程と、この工程の後で前記クリームはんだをその融点より高い温度まで加熱して前記基板と前記電子部品とをリフローはんだ付けする工程と、この工程の後で前記半導体素子と前記基板との間の空隙に樹脂を充填する工程とを備え、前記基板には前記装着領域の外周に前記電子部品の非実装領域を設け、少なくとも前記リフローはんだ付けの工程より前に、少なくとも前記非装着領域へ接着部材を用いて補強枠を貼り合わせる工程と、前記樹脂の充填工程の後で前記非実装領域と前記補強枠とを切除する工程とを設けた半導体実装基板の製造方法である。
【００１４】
これにより、半導体素子と基板との間の空隙に樹脂を充填する工程において、補強枠が貼り合わせられているので、基板に加わる衝撃やストレスなどに対して基板の強度が大きくなり、そりが小さくなる。従って、はんだバンプに加わる応力が小さくなるので、はんだバンプの接続が破壊しにくくできるという効果がある。
【００１５】
そしてこのようなことにより、板厚の薄い基板を用いることができるので、半導体実装基板を薄型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本実施の形態における半導体実装基板８の製造フローチャートであり、図２は同、貼り合わせ工程における半導体実装基板８の上面図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、同リフロー工程における半導体実装基板８の要部断面図である。なお、図１において図５あるいは図６に示す従来の構成と同じものは同じ番号を用い、その説明は簡略化している。なお、本実施の形態における半導体実装基板８は従来と同じものであり、その製造方法が異なるものである。
【００１７】
では最初に、本実施の形態における半導体実装基板８に用いられる基板３１について説明する。図１、図２において、基板３１には１６個の子基板１（４列×４行）が個配列されている。そしてこれら子基板１同士は、スルーホール３２が一直線上に並んで設けられた連結部３３によって連結されている。
【００１８】
なお本実施の形態における基板３１は、厚みが０．４ｍｍの４層基板であり、子基板１のサイズは約２０ｍｍ角である。ここで、図２において、各子基板１の連結部３３にはスルーホール３２を３箇所設けているが、実際にはスルーホール３２がほぼ等間隔で７箇所ずつ設けられている。
【００１９】
図２、図３に示すように、これら１６個の子基板１の連結体３４（実装領域の一例として用いた）の上下、左右にはそれぞれ約５ｍｍ幅の連結桟３５（非実装領域の一例として用いた）がそれぞれに設けられている。なおこの連結体３４と連結桟３５との間も連結部３３によって連結されている。
【００２０】
では本実施の形態における半導体実装基板８の製造方法について、図１に示す工程の順に従って説明する。クリーム半田供給工程５１では、基板３１の上面側に設けられたチップ部品実装ランド２ｂにスクリーンマスクによってクリーム半田５を印刷する。また、半導体実装ランド２ａに対してはフラックス２３が塗布される。
【００２１】
貼り合わせ工程５２はクリーム半田供給工程５１の後で、基板３１の連結桟３５に補強枠３６を貼り合わせる。なお補強枠３６の一方面には予め接着剤塗布工程５３において接着剤５４（接着部材の一例として用いた）が塗布されており、この接着剤５４の塗布面側が基板３１の上面側となるように貼り合わされる。ここで接着剤５４は熱硬化性接着剤が用いられる。なお本実施の形態における接着剤５４は、エポキシ樹脂系の接着剤が用いられている。
【００２２】
補強枠３６は厚みが０．８ｍｍであり片面に銅箔が形成された基材を用い、連結体３４に対応する位置に孔が設けられている。なお、この補強枠３６と基板３１との線膨張係数はほぼ同じとすることが望ましい。そのために補強枠３６には、基板３１と同じくガラス織布とエポキシ樹脂による基材を用いている。
【００２３】
また、補強枠３６には基板３１の実装基準孔に対応する位置に孔３７を設けている。なおこの孔３７は、基板３１の実装基準孔に対し、基板３１と補強枠３６との装着ずれの最大寸法分だけ大きな径としている。
【００２４】
ここで基板３１の連結桟３５の上面側には、実装用の認識マークが設けられている。そして、補強枠３６には、この認識マークに対応する位置に逃がし孔３８を設け、上方より認識マークが認識可能なようにしている。
【００２５】
なお貼り合わせ工程５２において、補強枠３６と基板３１とを貼り合わせたときに、補強枠３６の外周が基板３１の外周より内側となるべく、補強枠３６の外寸は、貼り合わせズレ寸法以上の寸法分だけ基板３１の外寸より小さくしている。これにより、例え補強枠３６がずれて貼り合わされても補強枠３６が基板３１の外へ突出しにくくなる。
【００２６】
なお本実施の形態においては、連結桟の幅は全て同じとしたが、子基板１の形状によっては、これらの幅をそれぞれに異ならせることが必要となる場合もある。例えば、子基板１が長方形状であるような場合である。このような場合少なくとも基板３１の上下方向に対しては、補強枠３６が基板３１の外周より突出しないようにすることが必要である。これは、後述する実装工程２４において補強枠３６と実装用のガイドとの干渉を避けるためである。従って、このような場合には、基板３１の左右方向の連結桟の幅が上下方向の連結桟の幅よりも小さくなるような方向に子基板１を配列する。
【００２７】
次に実装工程２４では、貼り合わせ工程５２で補強枠３６が貼り付けられた状態で、基板３１のチップ部品実装ランド２ｂへチップ部品６を実装し、半導体実装ランド２ａに半導体素子４を実装する。次にリフロー工程２５では、クリーム半田５の融点よりも高い温度へ加熱し、実装工程２４で実装された半導体素子４やチップ部品６を基板３１へ接続・固定する。
【００２８】
なおこのとき、リフロー工程２５の温度は、接着剤５４が硬化する温度以上とする。これにより接着剤５４に熱硬化性樹脂を用い、リフロー工程２５においてこの接着剤５４の硬化温度よりも高くすることで、リフロー工程２５において半導体素子４やチップ部品６のはんだ付けと同時に接着剤５４を硬化できる。従って、硬化のために別途工程を設けることが不要となり、生産性が良好である。
【００２９】
そしてリフロー工程２５の後の樹脂注入工程２６では、基板３１と半導体素子４との間の隙間へ樹脂７を充填、硬化する。このとき、樹脂７の充填は基板３１の上面側が上となるような状態で、半導体素子４の辺の中央部から樹脂７が隙間へ注入され、半導体素子４が下方を向くような方向で硬化させられる。このようにすることにより、樹脂７が半導体素子４の側面にも付着する。これにより、より半導体素子４のシリコン基板上にポリイミド樹脂などで形成される再配線層と、シリコン基板との界面で発生する剥離を抑制することができる。
【００３０】
そして切断工程５５は樹脂注入工程２６の後で、基板２１の連結部３３をダイシングにより切断して半導体実装基板８が完成する。またこの切断工程５５では、連結体３４と連結桟３５との切断も行われる。そしてこれによって連結体３４と補強枠３６とが同時に切除されることとなる。
【００３１】
なお図１においては、リフロー工程２５と樹脂注入工程２６とが連結されているが、これは工程として続くものであり、実際にはそれらの工程の設備が連結されているものではない。一般的には、リフロー工程２５が完了した状態で、一旦収納箱などへ収納される。そしてこの収納箱へ収納された状態で、次の樹脂注入工程２６の設備がある場所まで搬送される。そして、樹脂注入工程２６において、基板３１を収納箱から取り出し、樹脂７の注入作業が行われる。
【００３２】
以上のような製造法によれば、リフロー工程２５が完了した状態において基板３１に補強枠３６が貼り合わされているので、基板３１の強度が大きくなる。従って、上記収納箱への収納や、搬送、収納箱からの取り出し、そして樹脂注入工程２６などにおいて、基板３１を取り扱う時に与えられる衝撃やストレスに対して基板３１のそりが小さくなり、はんだバンプ３へ加わる力を小さくできる。従って、はんだバンプ３の接続が破壊し難くできる。
【００３３】
このようにすることにより、基板３１に本実施の形態に示したような厚みの薄い基材を用いることができる。従って半導体実装基板８を薄型化することができる。
【００３４】
なお本実施の形態では、接着剤５４によって補強枠３６を基板３１へ貼り付けたが、これはクリーム半田５（接着部材の他の例として用いた）によって貼り付けても良い。この場合、連結桟３５の上面に接続用ランド（図示せず）を形成する。そして補強枠３６において連結桟３５の接続ランドに対応する位置にも接続ランド（図示せず）を設けておく。そしてクリーム半田供給工程５１において、連結桟３５の接続用ランドにもクリーム半田５を供給しておく。
【００３５】
このようにすることにより、接続部材をクリーム半田供給工程５１で同時に供給できることとなる。従って、接着剤塗布工程５３が不要となるので、非常に生産性が良好である。
【００３６】
また、本実施の形態において補強枠３６は基板３１より小さい大きさとしたが、基板３１の横あるいは縦のいずれか一方の方向のみを基板３１の外周より突出させても良い。このようにすれば、チップ部品６や半導体素子４を実装可能な領域を大きくできるので、基板３１の面積を有効に利用できる。
【００３７】
このとき、このように補強枠３６が貼り合わされた基板３１は、実装工程２４において補強枠３６が突出していない側の外周をガイドで保持した状態で実装することが望ましい。このようにすれば、補強枠３６が実装機のガイドと干渉せず、実装工程２４において接着前の補強枠３６がずれてしまうようなことを起こり難くできる。
【００３８】
またこの場合、補強枠３６は基板３１の長手方向に対して突出するように貼り合わせると良い。これにより実装工程２４において基板３１を精度良く位置決めすることができるので、半導体素子４やチップ部品６を位置精度良く実装できる。
【００３９】
さらに、本実施の形態では補強枠３６を基板３１の上面側へ貼り付けたが、これは下面側に貼り付けても良い。この場合、補強枠３６の中央部の孔は設けず、連結桟３５に対応する位置にのみ接着剤５４を塗布する。このようにすることにより、補強枠３６自体の強度が大きくなり、さらにはんだバンプ３に加わるストレスや衝撃を小さくできる。
【００４０】
なおこの場合、補強枠３６の大きさは基板３１の大きさより大きくし、補強枠３６部分に実装工程２４での実装基準孔を設けても良い。このようにすれば、基板３１に実装基準孔を設ける必要がないので、基板３１の面積を有効に利用できる。そして補強枠３６は片面銅箔の基材あるいは、銅箔なしの基材など安価な基材を用いることができるので、特に本実施の形態に示したような高価な多層基板を用いた場合に、特にその価格的効果が大きくなる。
【００４１】
さらにまた、本実施の形態における樹脂注入工程２６では樹脂７の注入と硬化を各１回ずつとしたが、これは樹脂７が半導体素子４の側面全体に付着するように、必要に応じて２回以上繰り返しても良い。ただしその場合には、２回目の注入では、半導体素子４の４つの角部近傍に集中的に塗布する。このようにすることにより、確実に半導体素子４の側面に樹脂７を塗布できる。
【００４２】
また２回目の塗布は１回目の塗布時に比べて粘度が高い樹脂７を塗布すると良い。これは子基板１へ１回目の塗布で既に半導体素子４と基板３１との間の隙間には樹脂７が充填されているので、２回目の樹脂注入では、半導体素子４の側面に樹脂７が付着すればよいので、１回目の塗布より大きな粘度の樹脂を用いることにより、必要な箇所に必要量を供給できるわけである。このようにすれば、樹脂が半導体素子の近傍に実装されたチップ部品６を覆うことを防止することができる。そしてこのことは、半導体実装基板８をモジュール化し、マザー基板へリフローはんだ付けする場合の、クリーム半田５の再溶融による近接したチップ部品６間での短絡などを防止できるという効果がある。
【００４３】
（実施の形態２）
以下、本実施の形態における半導体実装基板８の製造方法について図面を用いて説明する。図４は本実施の形態における半導体実装基板の製造フローチャートである。なお本実施の形態における製造方法と実施の形態１における製造方法との差は、接着剤６１が予め塗布された補強枠３６がクリーム半田供給工程５１の前に基板３１へ貼り合わせられて、硬化されている点である。
【００４４】
そのために本実施の形態における貼り合わせ工程６２では、予め接着剤塗布工程５３で接着剤６１が塗布された補強枠３６を基板３１へ貼り合わせる。そして貼り合わせ工程６２とクリーム半田供給工程５１との間に硬化工程６３を設けている。
【００４５】
このように実装工程２４の前に基板３１と補強枠３６が貼り合わされ、接着剤６１が硬化されているので、実装工程２４やリフロー工程２５において基板３１のそりを小さくできる。
【００４６】
なお、本実施の形態において使用する接着剤６１は、紫外線硬化型の接着剤であり、硬化工程６３では紫外線によって接着剤６１を硬化している。従って硬化工程６３において基板３１に対して加わる熱は小さいので、熱硬化型接着剤に比べて基板３１のそりを少なくできる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明にかかる半導体実装基板の製造方法は、基板の厚みを薄くしても樹脂の硬化前状態においてはんだバンプの接続を破壊しにくくできるという効果を有し、携帯機器などのような薄型化が要求されるモジュールとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体実装基板の製造フローチャート
【図２】同、貼り合わせ工程における半導体実装基板の上面図
【図３】（ａ）同、リフロー工程における半導体実装基板の要部断面図、（ｂ）同、リフロー工程における半導体実装基板の要部断面図
【図４】本発明の実施の形態２における半導体実装基板の製造フローチャート
【図５】従来の半導体実装基板の側面図
【図６】同、製造フローチャート
【符号の説明】
【００４９】
３  はんだバンプ
４  半導体素子
５  クリーム半田
２４  実装工程
２５  リフロー工程
２６  樹脂注入工程
３１  基板
３４  連結体
３５  連結桟
３６  補強枠
５１  クリーム半田供給工程
５４  接着剤
５５  切断工程
【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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