(57)【要約】【課題】電子部品の電極と半田バンプとがずれにくく、両者の位置合わせが容易な半田バンプ付き配線基板を提供すること。【解決手段】配線導体２を有するとともに表面に半田接合パッド３を有する絶縁基板１と、絶縁基板１の表面に被着されており、半田接合パッド３の中央部を露出させる開口部４ａを有するとともに半田接合パッド３の外周部を被覆する耐半田樹脂層４と、開口部４ａ内に露出した半田接合パッド３上に、開口部４ａ内を埋めるとともに耐半田樹脂層４から突出するようにして接合された半田バンプ５とを具備して成る半田バンプ付き配線基板であって、半田バンプ５は、その上端に開口部４ａよりも広い上面を有しているとともに、その上面の中央部が凹んでいる。【選択図】　図２
2004119464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部および／または表面に配線導体を有するとともに表面に半田接合パッドを有する絶縁基板と、該絶縁基板の表面に被着されており、前記半田接合パッドの中央部を露出させる開口部を有するとともに前記半田接合パッドの外周部を被覆する耐半田樹脂層と、前記開口部内に露出した半田接合パッド上に、前記開口部内を埋めるとともに前記耐半田樹脂層から突出するようにして接合された半田バンプとを具備して成る半田バンプ付き配線基板であって、前記半田バンプは、その上端に前記開口部よりも広い上面を有しているとともに該上面の中央部が凹んでいることを特徴とする半田バンプ付き配線基板。
【請求項２】
内部および／または表面に配線導体を有する絶縁基板の表面に半田接合パッドおよび該半田接合パッドの中央部を露出させる開口部を有するとともに前記半田接合パッドの外周部を被覆する耐半田樹脂層を形成する工程と、前記開口部内に露出した半田接合パッド上に、前記開口部内を埋めるとともに前記耐半田樹脂層から突出する、表面が球面状の半田バンプを接合する工程と、前記半田バンプの前記耐半田樹脂層から突出した部位を、平板状のコイニング治具により前記半田バンプの外周部が前記耐半田樹脂層に押し付けられるとともに該押し付けられた部位の耐半田樹脂層が弾性変形により凹むまでプレスして潰す工程と、前記プレスを解除して前記耐半田樹脂層の前記弾性変形により凹ませた部位を元の厚みに復元させて前記プレスされた半田バンプの外周部を隆起させることにより該半田バンプの上端に前記耐半田樹脂層の開口部よりも広くかつ中央部が凹んだ上面を形成する工程とを行なうことを特徴とする半田バンプ付き配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や抵抗器等の電子部品を搭載するための半田バンプ付き配線基板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる半田バンプ付き配線基板として、例えばガラス−エポキシ板から成る絶縁板やエポキシ樹脂等の絶縁層を複数層積層して成り、その内部および／または表面に銅箔や銅めっき膜から成る複数の配線導体および表面に半田接合パッドを形成して成る絶縁基板と、この絶縁基板の表面に前記半田接合パッドの中央部を露出させる開口部を有するとともに半田接合パッドの外周部を覆うようにして被着された耐半田樹脂層と、この耐半田樹脂層から露出した半田接合パッドに耐半田樹脂層から突出するようにして接合された半田バンプとを具備して成る有機材料系の半田バンプ付き配線基板が採用されるようになってきている。
【０００３】
そして、このような半田バンプ付きの配線基板においては、電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプに当接するようにして配線基板上に載置するとともに、これらを例えば電気炉等の加熱装置で加熱して半田バンプを溶融させて半田バンプと電子部品の電極とを接合させることによって、電子部品が配線基板上に実装される。
【０００４】
ところで、このような半田バンプ付きの配線基板においては、その上面に電子部品を載置する際に電子部品の電極とこれに対応する半田バンプとが接触しやすいようにするために、半田バンプの上端を平坦化して高さを一定に揃えている。
半田バンプの上端を平坦化するには、例えば先ず、半田接合パッド上に半田ペーストや半田ボールを載置させるとともに加熱溶融させて表面が球面状の半田バンプを形成した後、その半田バンプの上端部を平板状のコイニング治具でプレスして平坦化する方法が採用されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１６５０２４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半田バンプ付き配線基板は、半田バンプの上端部を平板状のコイニング治具でプレスして平坦化していることから半田バンプの上端が平坦な面となっている。また、このように平坦化された半田バンプの上面は通常、耐半田樹脂層の開口部と同程度の面積となっている。そのため電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプに当接するようにして配線基板の上面に載置する際に電子部品の各電極が半田バンプ上を滑って電子部品の電極と半田バンプとが大きくずれてしまいやすく、その結果、電子部品の電極と半田バンプとの位置合わせが困難であるという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプに当接するようにして配線基板の上面に載置する際に電子部品の電極と半田バンプとがずれにくく、両者の位置合わせが容易な半田バンプ付き配線基板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の半田バンプ付き配線基板は、内部および／または表面に配線導体を有するとともに表面に半田接合パッドを有する絶縁基板と、この絶縁基板の表面に被着されており、半田接合パッドの中央部を露出させる開口部を有するとともに半田接合パッドの外周部を被覆する耐半田樹脂層と、この耐半田樹脂層の開口部内に露出した半田接合パッド上に、その開口部内を埋めるとともに耐半田樹脂層から突出するようにして接合された半田バンプとを具備して成る半田バンプ付き配線基板であって、前記半田バンプは、その上端に前記開口部よりも広い上面を有しているとともに、その上面の中央部が凹んでいることを特徴とするものである。
【０００９】
また本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法は、内部および／または表面に配線導体を有する絶縁基板の表面に半田接合パッドおよびこの半田接合パッドの中央部を露出させる開口部を有するとともに半田接合パッドの外周部を被覆する耐半田樹脂層を形成する工程と、耐半田樹脂層の開口部内に露出した半田接合パッド上に、その開口部内を埋めるとともに耐半田樹脂層から突出する、表面が球面状の半田バンプを接合する工程と、半田バンプの耐半田樹脂層から突出した部位を、平板状のコイニング治具により、半田バンプの外周部が耐半田樹脂層に押し付けられるとともにその押し付けられた部位の耐半田樹脂層が弾性変形により凹むまでプレスして潰す工程と、前記プレスを解除して耐半田樹脂層の弾性変形により凹ませた部位を元の厚みに復元させてプレスされた半田バンプの外周部を隆起させることによりその半田バンプの上端に耐半田樹脂層の開口部よりも広くかつ中央部が凹んだ上面を形成する工程とを行なうことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の半田バンプ付き配線基板によれば、半田バンプは、その上端に耐半田樹脂層の開口部よりも広い上面を有しているとともに、その上面の中央部が凹んでいることから、電子部品をその各電極が対応する半田バンプに当接するようにして配線基板上に載置する際に、電子部品の電極を半田バンプ上に当接しやすいとともに電子部品の電極が半田バンプ上をすべりにくく、したがって、電子部品の電極と半田バンプとを容易に位置合わせすることができる。
【００１１】
また、本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法によれば、半田バンプの耐半田樹脂層から突出した部位を、平板状のコイニング治具により、半田バンプの外周部が耐半田樹脂層に押し付けられるとともにその押し付けられた部位の耐半田樹脂層が弾性変形により凹むまでプレスして潰す工程と、前記プレスを解除して耐半田樹脂層の弾性変形により凹ませた部位を元の厚みに復元させて半田バンプの外周部を隆起させることによりその半田バンプの上端に耐半田樹脂層の開口部よりも広くかつ中央部が凹んだ上面を形成する工程とを行なうことから、半田バンプの上端に耐半田樹脂層の開口部よりも広くかつ中央部が凹んだ上面を形成することができ、その結果、電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプに当接するようにして配線基板の上面に載置する際に電子部品の電極と半田バンプとがずれにくく、両者の位置合わせが容易な半田バンプ付き配線基板を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の半田バンプ付き配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、図２はその要部拡大断面図である。また、図３は本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法を説明するための要部断面図である。
【００１３】
図１において、１は絶縁基板、２は配線導体、３は半田接合パッド、４は耐半田樹脂層、５は半田バンプ、６は外部リードピンであり、主にこれらで本例の半田バンプ付き配線基板が構成されている。なお、この例では外部リードピン６を有する例を示したが、外部リードピン６は必ずしも必要ではなく、外部リードピン６に代えて例えば半田から成る外部接続用の端子を設けてもよい。
【００１４】
絶縁基板１は、例えばガラス繊維を縦横に織り込んだガラス織物にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る板状の芯体１ａの上下面にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂをそれぞれ複数層ずつ積層して成り、芯体１ａや各絶縁層１ｂの表面には銅箔や銅めっき膜等の導体層から成る複数の配線導体２が形成されている。
【００１５】
絶縁基板１を構成する芯体１ａは、厚みが０．３〜１．５ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直径が０．１〜１．０ｍｍ程度の複数の貫通孔７を有している。そして、各貫通孔７の内壁には配線導体２の一部が被着されており、芯体１ａの上下面に形成された配線導体２同士が貫通孔７内の配線導体２を介して電気的に接続されている。
【００１６】
このような芯体１ａは、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートを熱硬化させた後、これに上面から下面にかけて貫通孔７用のドリル加工を施すことにより製作される。なお、芯体１ａの上下面の配線導体２は、芯体１ａ用のシートの上下全面に厚みが３〜５０μｍ程度の銅箔を貼着しておくとともに、この銅箔をシートの硬化後にエッチング加工することにより芯体１ａの上下面に所定のパターンに形成される。また、貫通孔７内の配線導体２は、芯体１ａに貫通孔７を設けた後に、この貫通孔７の内壁に無電解めっき法および電解めっき法により厚みが３〜５０μｍ程度の銅めっき膜を析出させることにより貫通孔７の内壁に被着形成される。
【００１７】
さらに、芯体１ａは、その貫通孔７の内部にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る樹脂柱８が充填されている。樹脂柱８は、貫通孔７を塞ぐことにより貫通孔７の直上および直下に絶縁層１ｂを形成可能とするためのものであり、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂を貫通孔７内にスクリーン印刷法により充填し、これを熱硬化させた後、その上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そして、この樹脂柱８を含む芯体１ａの上下面に絶縁層１ｂが積層されている。
【００１８】
芯体１ａの上下面に積層された絶縁層１ｂは、それぞれの厚みが２０〜６０μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が３０〜１００μｍ程度の複数の貫通孔９を有しており、これらの貫通孔９内には配線導体２の一部が被着形成されている。これらの絶縁層１ｂは、配線導体２を高密度に配線するための絶縁間隔を提供するためのものである。そして、上層の配線導体２と下層の配線導体２とを貫通孔９内の配線導体２を介して電気的に接続することにより高密度配線を立体的に形成可能としている。
【００１９】
このような絶縁層１ｂは、厚みが２０〜６０μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂のフィルムを芯体１ａ上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザー加工により貫通孔９を穿孔し、さらにその上に同様にして次の絶縁層１ｂを順次積み重ねることによって形成される。なお、各絶縁層１ｂ表面および貫通孔内に被着された配線導体２は、各絶縁層１ｂを形成する毎に各絶縁層１ｂの表面および貫通孔９内に５〜５０μｍ程度の厚みの銅めっき膜を公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法等のパターン形成法により所定のパターンに被着させることによって形成される。
【００２０】
さらに、最表層の絶縁層１ｂ上には耐半田樹脂層４が被着されている。耐半田樹脂層４は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂にシリカやタルク等の無機物粉末フィラーを３０〜７０質量％程度分散させた絶縁材料から成り、表層の配線導体２同士の電気的絶縁信頼性を高めるとともに、後述する半田接合パッド３やピン接合パッド１０の絶縁基板１への接合強度を大きなものとする作用をなす。
【００２１】
このような耐半田樹脂層４は、その厚みが１０〜５０μｍ程度であり、感光性を有する耐半田樹脂層４用の未硬化樹脂ペーストをロールコーター法やスクリーン印刷法を採用して最表層の絶縁層１ｂ上に塗布し、これを乾燥させた後、露光および現像処理を行なって半田接合パッド３やピン接合パッド１０の中央部を露出させる開口部４ａ、４ｂを形成した後、これを熱硬化させることによって形成される。あるいは、耐半田樹脂層４用の未硬化の樹脂フィルムを最上層の絶縁層１ｂ上に貼着した後、これを熱硬化させ、しかる後、半田接合パッド３やピン接合パッド１０に対応する位置にレーザービームを照射し、硬化した樹脂フィルムを部分的に除去することによって半田接合パッド３やピン接合パッド１０を露出させる開口部４ａ、４ｂを有するように形成される。
【００２２】
また、絶縁基板１の上面から下面にかけて形成された配線導体２は、電子部品の各電極を外部電気回路基板に接続するための導電路として機能し、絶縁基板１の上面の実装領域に設けられた部位の一部が電子部品の各電極に例えば鉛−錫合金から成る半田バンプ５を介して接合される半田接合パッド３を、絶縁基板１の下面に露出した部位の一部が外部電気回路基板に接続される外部リードピン６を接合するためのピン接合パッド１０を形成している。このような半田接合パッド３やピン接合パッド１０は、配線導体２に接続された導体層から成る略円形のパターンの外周部を耐半田樹脂層４により１５〜３５μｍ程度の幅で被覆してその外周縁を画定することによりその直径が、半田接合パッド３であれば７０〜２００μｍ程度に、ピン接合パッド１０であれば０．５〜２．５ｍｍ程度になるように形成されている。なお、このように半田接合パッド３およびピン接合パッド１０の外周部を耐半田樹脂層４により被覆することによって、半田接合パッド３同士やピン接合パッド１０同士の電気的な短絡が有効に防止されるとともに、半田接合パッド３やピン接合パッド１０の絶縁基板１に対する接合強度が高いものとなっている。
【００２３】
なお、通常であれば、半田接合パッド３およびピン接合パッド１０の露出する表面には、半田接合パッド３やピン接合パッド１０の酸化腐蝕の防止と半田バンプ５や外部リードピン６との接続を良好にするために、ニッケル、金等の良導電性で耐腐蝕性に優れた金属をめっき法により１〜２０μｍの厚さに被着することが好ましい。
【００２４】
また、半田接合パッド３には、半田バンプ５が耐半田樹脂層４の開口部４ａを埋めるとともに耐半田樹脂層４から突出するようにして固着形成されている。半田バンプ５は、鉛−錫合金等の半田材料から成り、半田接合パッド３と電子部品とを電気的および機械的に接続するための端子として機能し、電子部品の各電極がそれぞれ対応する半田バンプ５に当接するようにして電子部品を載置するとともに、これらを例えば電気炉などの加熱装置で加熱して半田バンプ５を溶融させることにより半田バンプ５と電子部品の電極とが接続される。
【００２５】
そして、本発明の半田バンプ付き配線基板においては、半田バンプ５は、図２に要部拡大断面図で示すように、その上端に耐半田樹脂層４の開口部４ａよりも広い面積の上面を有しているとともにその上面の中央部が凹んでいる。このように、半田バンプ５は、その上端に耐半田樹脂層４の開口部４ａよりも広い面積の上面を有しているとともにその上面の中央部が凹んでいることから、電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプ５に当接するようにして配線基板に搭載する際に、広い面積の有する半田バンプ５の上面に電子部品の電極を当接させやすいとともに電子部品の電極が半田バンプ５上を滑りにくい。したがって、両者を容易に位置合わせすることができる。なお、半田バンプ５は、その上面における凹みの深さが２μｍ未満であると、電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプ５に当接するようにして配線基板に搭載する際に、電子部品の電極が半田バンプ５上を滑って電子部品の電極と半田バンプ５とがずれやすくなる傾向にあり、また、２０μｍを超えると、電子部品の電極を接合させる際に電子部品の電極と半田バンプ５の上面との間に隙間が形成されて半田バンプ５の内部にボイドを発生させてしまう危険がある。したがって、半田バンプ５の上面における凹みの深さは２〜２０μｍの範囲が好ましい。
【００２６】
なお本発明において、このように耐半田樹脂層４の開口部４ａよりも広く中央部が凹んだ上面を有する半田バンプ５を半田接合パッド３上に形成するには、まず、図３（ａ）に要部断面図で示すように、配線導体２を有する絶縁基板１の上面に、配線導体２に接続された半田接合パッド３およびこの半田接合パッド３の中央部を露出させる開口部４ａを有する耐半田樹脂層４を形成する。このとき、耐半田樹脂層４を絶縁基体１よりも弾性変形しやすい材料で形成しておくことが重要である。
【００２７】
次に、図３（ｂ）に要部断面図で示すように、半田接合パッド３上に例えば錫：鉛＝９：１〜４：６から成る半田粒子を含有する半田ペースト１１を印刷塗布する。
【００２８】
次に、図３（ｃ）に要部断面図で示すように、半田接合パッド３上に塗布された半田ペースト１１をその半田粒子の融点以上の２３０〜２８０℃に加熱して半田粒子を溶融させることにより半田接合パッド３上に開口部４ａを埋めるとともに耐半田樹脂層４から突出する表面が球面状の半田バンプ５を形成した後、これを常温まで冷却する。
【００２９】
次に、図３（ｄ）に要部断面図で示すように、平板状のコイニング冶具１２を用いて半田バンプ５をその外周部が耐半田樹脂層４に押し付けられ、かつ耐半田樹脂層４のうち半田バンプ５の外周部が押し付けられた領域が弾性変形により圧縮されて凹んだ状態となるまで常温でプレスして潰す。このとき、耐半田樹脂層４は、絶縁基体１よりも弾性変形しやすい材料で形成してあるので、半田バンプ５の外周部が押し付けられた領域が大きく弾性変形して凹む。また、このとき半田バンプ５の上端は平坦な面となる。
【００３０】
そして最後に、図３（ｅ）に要部断面図で示すように、コイニング治具１２によるプレスを解除すると、耐半田樹脂層４の圧縮されて凹んでいた領域がその弾性により元に戻るので半田バンプ５の外周部が隆起して相対的に上面の中央部が凹んだ形状の半田バンプ５を得ることができる。その結果、上端に耐半田樹脂層４の開口部４ａよりも広い上面を有しているとともにその上面の中央部が凹んだ半田バンプ５が形成される。
【００３１】
したがって、本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法によれば、電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプ５に当接するようにして配線基板に搭載する際に、電子部品の電極と半田バンプ５とがずれにくく、両者の位置合わせが容易な半田バンプ付き配線基板を提供することができる。
【００３２】
また、ピン接合パッド１０には、銅や鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属から成る外部リードピン６が半田バンプ５よりも融点が高い半田を介して接合されている。外部リードピン６は、配線基板に実装される電子部品を外部電気回路基板に電気的に接続するための端子部材として機能し、外部リードピン６を外部電気回路基板の配線導体に半田やソケットを介して接続することにより、電子部品が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００３３】
かくして本発明により提供される半田バンプ付き配線基板によると、上面に電子部品をその電極が半田バンプ５に当接するようにして載置するとともに、半田バンプ５を溶融させて電子部品の電極と半田接合パッド３とを接合させることにより電子装置となる。
【００３４】
なお、本発明は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の半田バンプ付き配線基板によれば、半田バンプは、その上端に耐半田樹脂層の開口部よりも広い上面を有しているとともに、その上面の中央部が凹んでいることから、電子部品をその各電極が対応する半田バンプに当接するようにして配線基板上に載置する際に、電子部品の電極を半田バンプ上に当接しやすいとともに電子部品の電極が半田バンプ上をすべりにくく、したがって、電子部品の電極と半田バンプとの位置合わせが容易な半田バンプ付き配線基板を提供することができる。
【００３６】
また、本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法によれば、半田バンプの耐半田樹脂層から突出した部位を、平板状のコイニング治具により、半田バンプの外周部が耐半田樹脂層に押し付けられるとともにその押し付けられた部位の耐半田樹脂層が弾性変形により凹むまでプレスして潰す工程と、前記プレスを解除して耐半田樹脂層の弾性変形により凹ませた部位を元の厚みに復元させて半田バンプの外周部を隆起させることによりその半田バンプの上端に耐半田樹脂層の開口部よりも広くかつ中央部が凹んだ上面を形成する工程とを行なうことから、半田バンプの上端に耐半田樹脂層の開口部よりも広くかつ中央部が凹んだ上面を形成することができ、その結果、電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプに当接するようにして配線基板の上面に載置する際に電子部品の電極と半田バンプとがずれにくく、両者の位置合わせが容易な半田バンプ付き配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半田バンプ付き配線基板の実施形態例の断面図である。
【図２】図１に示す半田バンプ付き配線基板の要部拡大断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は本発明の配線基板の製造方法を説明するための工程毎の要部断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基板
２・・・・・配線導体
３・・・・・半田接合パッド
４・・・・・耐半田樹脂層
４ａ・・・耐半田樹脂層４の開口部
５・・・・・半田バンプ
１２・・・・・コイニング治具
【図１】
2004119464.tif 000003
【図２】
2004119464.tif 000004
【図３】
2004119464.tif 000005