(57)【要約】【課題】基板本体にハンダを介して電子部品あるいは端子が固着された配線基板について、ハンダの接続信頼性を向上させることができる配線基板の製造方法を提供すること。【解決手段】配線基板１０１は、接続パッド１４９を有する基板本体１１０と、接続パッド１４９に主面側ハンダ１５３を介して固着されたＩＣチップ１９１とを備える。そして、その製造方法は、接続パッド１４９上の主面側ハンダ１５３を加熱して溶解し、接続パッド１４９とＩＣチップ１９１のＩＣ端子１９３が主面側ハンダ１５３で濡れた状態とした後に、ハンダ凝固中の温度域では主面側ハンダ１５３を急冷し、ハンダ凝固完了後の温度域では主面側ハンダ１５３を除冷して、接続パッド１４９にＩＣチップ１９１を接合する工程を備える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続パッドを有する基板本体と、
上記基板本体に実装された電子部品であって、上記接続パッドにハンダを介して固着された部品端子を有する電子部品と、
を備える配線基板の製造方法であって、
上記接続パッド上のハンダまたはハンダペーストを加熱して溶解し、上記接続パッドと上記部品端子の所定部位がハンダで濡れた状態とした後に、ハンダ凝固中の温度域ではハンダを急冷し、ハンダ凝固完了後の温度域ではハンダを除冷して、上記接続パッドに上記部品端子を接合する電子部品接合工程を備える
配線基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の配線基板の製造方法であって、
前記ハンダは、ＳｎとＳｂとを有する
配線基板の製造方法。
【請求項３】
接続パッド及び端子パッドを有する基板本体と、
上記基板本体に実装された電子部品であって、上記接続パッドに第１ハンダを介して固着された部品端子を有する電子部品と、
上記端子パッドに第２ハンダを介して固着された端子と、
を備える配線基板の製造方法であって、
上記接続パッド上の第１ハンダペーストを加熱して溶解し、上記接続パッド上に第１ハンダを形成する第１ハンダ形成工程と、
上記第１ハンダ形成工程よりも後に、上記端子パッド上の第２ハンダまたは第２ハンダペーストを加熱して溶解し、上記端子パッドと上記端子の所定部位が第２ハンダで濡れた状態とした後に、第２ハンダ凝固中の温度域では第２ハンダを急冷し、第２ハンダ凝固完了後の温度域では第２ハンダを除冷して、上記端子パッドに上記端子を接合する端子接合工程と、
を備える配線基板の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の配線基板の製造方法であって、
前記端子接合工程よりも後に、上記第２ハンダが溶解しない温度で、上記接続パッド上の第１ハンダを加熱して溶解し、上記接続パッドと上記部品端子の所定部位が第１ハンダで濡れた状態とした後に、第１ハンダ凝固中の温度域では第１ハンダを急冷し、第１ハンダ凝固完了後の温度域では第１ハンダを除冷して、上記接続パッドに上記部品端子を接合する電子部品接合工程を備える
配線基板の製造方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の配線基板の製造方法であって、
前記第１ハンダは、ＳｎとＳｂとを有する
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、基板本体に電子部品が実装されあるいは端子が固着された配線基板の製造方法に関し、特に、ハンダを介して基板本体に電子部品あるいは端子が固着された配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、基板本体にＩＣチップなどの電子部品が実装されあるいはピンなどの端子が固着された配線基板が知られている。例えば、電子部品が接続された配線基板として次のような配線基板が挙げられる。この配線基板は、基板主面と基板裏面とを有する略板形状の基板本体を備える。基板本体は、基板主面側に樹脂絶縁層を有する。そして、この樹脂絶縁層上には、所定の位置に多数の開口が形成されたソルダーレジスト層が積層されている。また、樹脂絶縁層上のうちソルダーレジスト層の開口の所には、接続パッドがそれぞれ形成されている。これらの接続パッドは、樹脂絶縁層の表面に形成された導体層の一部であるパッドと、その上に形成されたＮｉメッキ層とからなり、平面視略円形状の略平板形状である。そして、基板本体の各々の接続パッドには、ハンダを介して、電子部品の部品端子がそれぞれ固着されている。
【０００３】
このような配線基板は、次のように製造する。即ち、基板本体を製造し、その後、ソルダーレジスト層の開口に対応した所定パターンの印刷マスクを用いて、接続パッド上にハンダペーストを印刷する。そして、ハンダペーストをリフローする。次に、接続パッド上のハンダ（ハンダバンプ）に、電子部品を位置合わせをして載置する。次に、ハンダを加熱して溶解し、接続パッドと電子部品の部品端子がハンダで濡れた状態とする。その後、加熱を停止し、放置してハンダを固化する。具体的には、およそ４０℃／分の速度で冷却していた。そうすれば、接続パッドと電子部品の部品端子が接合し、電子部品を接続した配線基板ができる。
なお、基板裏面側に端子パッドを有し、これにハンダを介してピン（端子）が固着された配線基板もある。
なお、このような技術に関連する文献として、例えば、特許文献１が挙げられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２４４２９９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような方法で製造された配線基板は、配線基板製造時に、接続パッドにハンダが完全に密着していない、いわゆるディウェット（Ｄｅｗｅｔ）が発生したり、接続パッドとハンダの界面近傍にハンダ偏析が発生することがあり、ハンダの接続信頼性が十分ではなかった。この点につき、本発明者が調査を行った結果、Ｄｅｗｅｔやハンダ偏析は、加熱されて溶解したハンダが凝固する期間中に発生することが判明した。
また、従来の方法で製造された配線基板は、熱サイクル耐性試験を行ったときに、接続パッドとハンダの界面近傍でクラックが発生することがあり、ハンダの接続信頼性が十分ではなかった。この点につき、本発明者が調査を行った結果、クラックの発生は、主に、配線基板製造時にハンダに発生する応力が原因であると考えられた。即ち、電子部品と基板本体の熱膨張係数の違いから、基板本体に電子部品を実装したときにハンダに応力が発生し、この応力がクラック発生の原因となると考えられた。
【０００６】
本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであって、基板本体にハンダを介して電子部品あるいは端子が固着された配線基板について、ハンダの接続信頼性を向上させることができる配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
その解決手段は、接続パッドを有する基板本体と、上記基板本体に実装された電子部品であって、上記接続パッドにハンダを介して固着された部品端子を有する電子部品と、を備える配線基板の製造方法であって、上記接続パッド上のハンダまたはハンダペーストを加熱して溶解し、上記接続パッドと上記部品端子の所定部位がハンダで濡れた状態とした後に、ハンダ凝固中の温度域ではハンダを急冷し、ハンダ凝固完了後の温度域ではハンダを除冷して、上記接続パッドに上記部品端子を接合する電子部品接合工程を備える配線基板の製造方法である。
【０００８】
本発明によれば、電子部品接合工程において、接続パッド上のハンダまたはハンダペーストを加熱して溶解し、接続パッドの所定部位（接続パッドの一部または全体）と部品端子の所定部位（部品端子の一部または全体）がハンダで濡れた状態とする。その後、ハンダ凝固中の温度域ではハンダを急冷し、ハンダ凝固完了後の温度域ではハンダを除冷して、接続パッドに部品端子を接合する。
Ｄｅｗｅｔやハンダ偏析は、上述したように、ハンダが凝固する期間中に発生する。そこで、本発明のように、ハンダ凝固中の温度域でハンダを急冷し、この温度域をできるだけ早く通過させ、Ｄｅｗｅｔやハンダ偏析が発生する時間的猶予を与えないようにすることで、Ｄｅｗｅｔやハンダ偏析の発生を抑制できる。
また、熱サイクル耐性試験によるクラックは、上述したように、配線基板製造時にハンダに発生する応力が原因で発生する。そこで、本発明のように、ハンダ凝固完了後の温度域でハンダを除冷し、ハンダに生じる応力を緩和することで、熱サイクル耐性試験によるクラックの発生を抑制できる。
このように、本発明の製造方法を適用すれば、接続パッドとハンダとの接合強度が高くなり、ハンダの接続信頼性を向上させることができる。
【０００９】
ハンダの急冷方法としては、配線基板を水中に入れて冷却する方法や、ファンなどを利用して配線基板を強制的に空冷する方法、ヒートブロックから配線基板を下ろして配線基板を空冷する方法などが挙げられる。ハンダの急冷条件としては、２００℃／分以上の速度で冷却するのが好ましく、さらには、５００℃／分以上の速度で冷却するのがより好ましい。
一方、ハンダの除冷方法としては、配線基板をある程度高い温度に加熱したヒートブロックに乗せた後、ヒートブロックの電源をオフにして、そのまま放置する方法などが挙げられる。ハンダの除冷条件としては、１０℃／分以下の速度で冷却するのが好ましく、さらには、５℃／分以下の温度で冷却するのが好ましい。
【００１０】
基板本体は、上記の構成を満たすものであればいずれのものでもよく、例えば、コア基板の両面に複数の絶縁層と配線層が交互に形成され、その両面にソルダーレジスト層が形成されたものや、コア基板の片面に複数の絶縁層や配線層が交互に形成され、その上にソルダーレジスト層が形成されたものなどが挙げられる。また、コア基板を有しない多層配線基板でもよい。
なお、絶縁層は、セラミック製でも樹脂製でもよい。即ち、絶縁体は、アルミナ、窒化アルミニウム、ガラスセラミック、低温焼成セラミックなどのセラミックでも、エポキシ樹脂、ＢＴ樹脂などの樹脂でも、あるいは、ガラス−エポキシ樹脂複合材料、セラミック−樹脂複合材料などの複合材料などであってもよい。また、接続パッドや後述する端子パッドは、いずれの形態でもよく、例えば、導体層の一部である略平板形状のものの他、ビア導体を接続パッドや端子パッドとすることもできる。この場合、ビア導体は、中央部が凹んだ椀状のビア導体でも、ビア孔が完全に埋まったフィルドビア導体でもよい。
【００１１】
さらに、上記の配線基板の製造方法であって、前記ハンダは、ＳｎとＳｂとを有する配線基板の製造方法とすると良い。
【００１２】
ハンダがＳｎとＳｂを含有する場合、従来の製造方法では、接続パッドとの界面でＳｎとＳｂからなるハンダ偏析が発生しやすく、接続パッドとハンダの接合強度が低下することがある。
これに対し、本発明では、ハンダがＳｎとＳｂを含有しているにも拘わらず、前述のように、ハンダ凝固中の温度域ではハンダを急冷しているので、ハンダ偏析の発生を効果的に抑制できる。このため、接続パッドとハンダとの接合強度が高くなり、ハンダの接続信頼性を向上させることができる。
【００１３】
また、他の解決手段は、接続パッド及び端子パッドを有する基板本体と、上記基板本体に実装された電子部品であって、上記接続パッドに第１ハンダを介して固着された部品端子を有する電子部品と、上記端子パッドに第２ハンダを介して固着された端子と、を備える配線基板の製造方法であって、上記接続パッド上の第１ハンダペーストを加熱して溶解し、上記接続パッド上に第１ハンダを形成する第１ハンダ形成工程と、上記第１ハンダ形成工程よりも後に、上記端子パッド上の第２ハンダまたは第２ハンダペーストを加熱して溶解し、上記端子パッドと上記端子の所定部位が第２ハンダで濡れた状態とした後に、第２ハンダ凝固中の温度域では第２ハンダを急冷し、第２ハンダ凝固完了後の温度域では第２ハンダを除冷して、上記端子パッドに上記端子を接合する端子接合工程と、を備える配線基板の製造方法である。
【００１４】
本発明によれば、まず、第１ハンダ形成工程において、接続パッド上に第１ハンダを形成する。そしてその後、端子接合工程において、端子パッド上の第２ハンダまたは第２ハンダペーストを加熱して溶解し、端子パッドの所定部位（端子パッドの一部または全体）と端子の所定部位（端子の一部または全体）が第２ハンダで濡れた状態とする。その後、第２ハンダ凝固中の温度域では第２ハンダを急冷し、第２ハンダ凝固完了後の温度域では第２ハンダを除冷して、端子パッドに端子を接合する。
このように、第２ハンダ凝固中の温度域で第２ハンダを急冷し、この温度域をできるだけ早く通過させ、Ｄｅｗｅｔやハンダ偏析が発生する時間的猶予を与えないようにするれば、Ｄｅｗｅｔやハンダ偏析の発生を抑制できる。また、第２ハンダ凝固完了後の温度域で第２ハンダを除冷し、第２ハンダに生じる応力を緩和することで、熱サイクル耐性試験によるクラックの発生を抑制できる。従って、端子パッドと第２ハンダとの接合強度が高くなり、第２ハンダの接続信頼性を向上させることができる。
【００１５】
さらに、上記の配線基板の製造方法であって、前記端子接合工程よりも後に、上記第２ハンダが溶解しない温度で、上記接続パッド上の第１ハンダを加熱して溶解し、上記接続パッドと上記部品端子の所定部位が第１ハンダで濡れた状態とした後に、第１ハンダ凝固中の温度域では第１ハンダを急冷し、第１ハンダ凝固完了後の温度域では第１ハンダを除冷して、上記接続パッドに上記部品端子を接合する電子部品接合工程を備える配線基板の製造方法とすると良い。
【００１６】
本発明によれば、端子接合工程後に行う電子部品接合工程において、第２ハンダが溶解しない温度で、接続パッド上の第１ハンダを加熱して溶解し、接続パッドの所定部位と部品端子の所定部位が第１ハンダで濡れた状態とする。その後、第１ハンダ凝固中の温度域では第１ハンダを急冷し、第１ハンダ凝固完了後の温度域では第１ハンダを除冷して、接続パッドに部品端子を接合する。
このように、第１ハンダ凝固中の温度域で第１ハンダを急冷し、この温度域をできるだけ早く通過させ、Ｄｅｗｅｔやハンダ偏析が発生する時間的猶予を与えないようにするれば、Ｄｅｗｅｔやハンダ偏析の発生を抑制できる。また、第１ハンダ凝固完了後の温度域で第１ハンダを除冷し、第１ハンダに生じる応力を緩和することで、熱サイクル耐性試験によるクラックの発生を抑制できる。従って、接続パッドと第１ハンダとの接合強度が高くなり、第１ハンダの接続信頼性を向上させることができる。しかも、この電子部品接合工程は、第２ハンダが溶解しない温度で行うので、端子接合工程で固化した第２ハンダが再び溶解し、端子が位置ずれするなどの不具合も生じない。
【００１７】
さらに、上記のいずれかに記載の配線基板の製造方法であって、前記第１ハンダは、ＳｎとＳｂとを有する配線基板の製造方法とすると良い。
【００１８】
本発明では、第１ハンダがＳｎとＳｂを含有しているため、接続パッドとの界面でＳｎとＳｂからなるハンダ偏析が発生しやすいにも拘わらず、前述のように、第１ハンダ凝固中の温度域では第１ハンダを急冷しているので、ハンダ偏析の発生を効果的に抑制できる。このため、接続パッドと第１ハンダとの接合強度が高くなり、第１ハンダの接続信頼性を向上させることができる。
【００１９】
また、他の解決手段として、端子パッドを有する基板本体と、上記端子パッドにハンダを介して固着された端子と、を備える配線基板の製造方法であって、上記端子パッド上のハンダまたはハンダペーストを加熱して溶解し、上記端子パッドと上記端子の所定部位がハンダで濡れた状態とした後に、ハンダ凝固中の温度域ではハンダを急冷し、ハンダ凝固完了後の温度域ではハンダを除冷して、上記端子パッドに上記端子を接合する端子接合工程を備える配線基板の製造方法が挙げられる。
【００２０】
本発明によれば、端子接合工程において、端子パッド上のハンダまたはハンダペーストを加熱して溶解し、端子パッドと端子の所定部位がハンダで濡れた状態とする。その後、ハンダ凝固中の温度域ではハンダを急冷し、ハンダ凝固完了後の温度域ではハンダを除冷して、端子パッドに端子を接合する。
このように、ハンダ凝固中の温度域でハンダを急冷し、この温度域をできるだけ早く通過させ、Ｄｅｗｅｔやハンダ偏析が発生する時間的猶予を与えないようにするれば、Ｄｅｗｅｔやハンダ偏析の発生を抑制できる。また、ハンダ凝固完了後の温度域でハンダを除冷し、ハンダに生じる応力を緩和することで、熱サイクル耐性試験によるクラックの発生を抑制できる。従って、端子パッドとハンダとの接合強度が高くなり、ハンダの接続信頼性を向上させることができる。
【００２１】
さらに、上記の配線基板の製造方法であって、前記ハンダは、ＳｎとＳｂとを有する配線基板の製造方法とするのが好ましい。
【００２２】
本発明では、ハンダがＳｎとＳｂを含有しているため、端子パッドとの界面でＳｎとＳｂからなるハンダ偏析が発生しやすいにも拘わらず、前述のように、ハンダ凝固中の温度域ではハンダを急冷しているので、ハンダ偏析の発生を効果的に抑制できる。このため、端子パッドとハンダとの接合強度が高くなり、ハンダの接続信頼性を向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態で製造する配線基板１０１について、図１に概略図を、図２に要部の部分拡大断面図を示す。この配線基板１０１は、図１に示すように、基板主面１０２と基板裏面１０３とを有する略矩形の略板形状の基板本体１１０を備える。基板主面１０２の略中央には、フリップチップ型のＩＣチップ（電子部品）１９１が実装されている。一方、基板裏面１０３の略全面には、入出力端子としてのピン１８１が多数立設されている。
【００２４】
配線基板１０１のうち基板本体１１０は、図２に示すように、その中心にガラス−エポキシ樹脂からなる厚さ約８００μｍのコア基板１１１を備える。そして、このコア基板１１１のコア主面１１２上には、エポキシ樹脂等からなる厚さ約３５μｍの主面側第１絶縁層１２１が積層され、その上には、同じくエポキシ樹脂等からなる厚さ約３５μｍの主面側第２絶縁層１２４が積層され、さらにその上には、同じくエポキシ樹脂等からなる厚さ約２１μｍの主面側ソルダーレジスト層１２７が積層されている。また同様に、コア基板１１１のコア裏面１１３上には、エポキシ樹脂等からなる厚さ約３５μｍの裏面側第１絶縁層１３１が積層され、その上には、同じくエポキシ樹脂等からなる厚さ約３５μｍの裏面側第２絶縁層１３４が積層され、さらにその上には、同じくエポキシ樹脂等からなる厚さ約２１μｍの裏面側ソルダーレジスト層１３７が積層されている。
【００２５】
このうちコア基板１１１には、これを貫通する直径約８００μｍのスルーホール１１５が所定の位置に多数形成され、それらの内周面には、Ｃｕからなる略筒状の厚さ約２０μｍのスルーホール導体１１６がそれぞれ形成されている。そして、スルーホール導体１１６内には、エポキシ樹脂等からなる略円柱形状の樹脂充填体１１７がそれぞれ形成されている。
主面側第１絶縁層１２１には、これを貫通するビア孔１２２が所定の位置に多数形成され、それらの内壁面には、Ｃｕからなる椀状のビア導体１２３がそれぞれ形成されている。また、主面側第２絶縁層１２４にも、これを貫通するビア孔１２５が所定の位置に多数形成され、それらの内壁面には、Ｃｕからなる椀状のビア導体１２６がそれぞれ形成されている。また、主面側ソルダーレジスト層１２７には、これを貫通する直径約６０μｍの主面側開口１２９が所定の位置に多数形成されている。
【００２６】
また同様に、裏面側第１絶縁層１３１にも、これを貫通するビア孔１３２が所定の位置に多数形成され、それらの内壁面には、Ｃｕからなる椀状のビア導体１３３がそれぞれ形成されている。また、裏面側第２絶縁層１３４にも、これを貫通するビア孔１３５が所定の位置に多数形成され、それらの内壁面には、Ｃｕからなる椀状のビア導体１３６がそれぞれ形成されている。また、裏面側ソルダーレジスト層１３７には、これを貫通する直径約６００μｍの裏面側開口１３９が所定の位置に多数形成されている。
【００２７】
コア基板１１１と主面側第１絶縁層１２１との層間には、配線やパッドを有し、コア基板１１１のスルーホール導体１１６及び主面側第１絶縁層１２１のビア導体１２３と接続する所定パターンの主面側第１導体層１４１が形成されている。また、主面側第１絶縁層１２１と主面側第２絶縁層１２４との層間にも、配線やパッドを有し、主面側第１絶縁層１２１のビア導体１２３及び主面側第２絶縁層１２４のビア導体１２６と接続する所定パターンの主面側第２導体層１４３が形成されている。また、主面側第２絶縁層１２４と主面側ソルダーレジスト層１２７との層間にも、配線やパッドを有し、主面側第２絶縁層１２４のビア導体１２６と接続する所定パターンの主面側第３導体層１４５が形成されている。
【００２８】
この主面側第３導体層１４５の一部の主面側パッド１４７は、主面側ソルダーレジスト層１２７の主面側開口１２９の下にそれぞれ位置している。これらの主面側パッド１４７は、平面視略円形状の略板形状である。主面側パッド１４７のうち、主面側開口１２９の底面をなす中央部上には、厚さ約５μｍの主面側Ｎｉメッキ層１４８がそれぞれ形成され、主面側パッド１４７と主面側Ｎｉメッキ層１４８とからなる接続パッド１４９を構成している。
さらに、この接続パッド１４９の主面側Ｎｉメッキ層１４８の表面全面には、主面側ハンダ（第１ハンダ）１５３がそれぞれ溶着し、さらに、この主面側ハンダ１５３は、ＩＣチップ１９１のＩＣ端子（部品端子）１９３ともそれぞれ溶着している。即ち、基板本体１１０の接続パッド１４９とＩＣチップ１９１のＩＣ端子１９３とは、主面側ハンダ１５３を介してそれぞれ固着されている。なお、ＩＣ端子１９３は、平面視略円形状の略板形状であり、ＩＣ端子１９３の全体に主面側ハンダ１５３が溶着している。
【００２９】
一方、コア基板１１１と裏面側第１絶縁層１３１との層間にも、配線やパッドを有し、コア基板１１１のスルーホール導体１１６及び裏面側第１絶縁層１３１のビア導体１３３と接続する所定パターンの裏面側第１導体層１６１が形成されている。また、裏面側第１絶縁層１３１と裏面側第２絶縁層１３４との層間にも、配線やパッドを有し、裏面側第１絶縁層１３１のビア導体１３３及び裏面側第２絶縁層１３４のビア導体１３６と接続する所定パターンの裏面側第２導体層１６３が形成されている。また、裏面側第２絶縁層１３４と裏面側ソルダーレジスト層１３７との層間にも、配線やパッドを有し、裏面側第２絶縁層１３４のビア導体１３６と接続する所定パターンの裏面側第３導体層１６５が形成されている。
【００３０】
この裏面側第３導体層１６５の一部の裏面側パッド１６７は、裏面側ソルダーレジスト層１３７の裏面側開口１３９の下にそれぞれ位置している。これらの裏面側パッド１６７は、平面視略円形状の略板形状である。裏面側パッド１６７のうち、裏面側開口１３９の底面をなす中央部上には、厚さ約５μｍの裏面側Ｎｉメッキ層１６８がそれぞれ形成され、裏面側パッド１６７と裏面側Ｎｉメッキ層１６８とからなる端子パッド１６９を構成している。
さらに、この端子パッド１６９の裏面側Ｎｉメッキ層１６８の表面全面には、裏面側ハンダ（第２ハンダ）１７３がそれぞれ溶着し、さらに、この裏面側ハンダ１７３は、ピン１８１ともそれぞれ溶着している。即ち、基板本体１１０の端子パッド１６９とピン１８１とは、裏面側ハンダ１７３を介してそれぞれ固着されている。なお、ピン１８１は、釘頭状の径大部１８３と円柱状の棒状部１８５とからなる。そして、径大部１８３全体と、棒状部１８５のうち径大部１８３の近傍部分とに、裏面側ハンダ１７３が溶着している。
【００３１】
次いで、この配線基板１０１の製造方法について説明する。
まず、公知の手法により、図３に示す基板本体１１０を製造する。具体的に説明すると、まず、コア基板１１１を用意し、これにドリル等で所定の位置にスルーホール１１５を穿孔する。次に、Ｃｕ無電解メッキとＣｕ電解メッキを順次施し、スルーホール１１５の内周面に略筒状のスルーホール導体１１６を形成すると共に、コア主面１１２とコア裏面１１３の略全面にベタ状導体層を形成する。次に、スルーホール導体１１６内に樹脂ペーストを印刷充填し、その後、樹脂ペーストを熱硬化させて、樹脂充填体１１７を形成する。そして、この樹脂充填体１１７の端部を研磨除去し、コア主面１１２及びコア裏面１１３を面一にする。さらに、Ｃｕ無電解メッキとＣｕ電解メッキを順次施し、樹脂充填体１１７上に蓋メッキ層を形成する。
次に、コア主面１１２とコア裏面１１３のベタ状導体層上に、フォトリソグラフィ法により所定パターンのエッチングレジスト層をそれぞれ形成する。そして、エッチングレジスト層から露出する導体層をエッチング除去し、ベタ状導体層をパターン化して、主面側第１導体層１４１と裏面側第１導体層１６１を形成する。
【００３２】
次に、コア主面１１２及び主面側第１導体層１４１上に、フォトリソグラフィ法により、所定の位置にビア孔１２２を多数有する主面側第１絶縁層１２１を形成する。また同様にして、コア裏面１１３及び裏面側第１導体層１６１上に、所定の位置にビア孔１３２を多数有する裏面側第１絶縁層１３１を形成する。
次に、主面側第１絶縁層１２１のビア孔１２２にビア導体１２３を形成すると共に、裏面側第１絶縁層１３１のビア孔１３２にビア導体１３３を形成する。また、主面側第１絶縁層１２１上に主面側第２導体層１４３を形成し、裏面側第１絶縁層１３１上に裏面側第２導体層１６３を形成する。具体的には、Ｃｕ無電解メッキを施し、主面側第１絶縁層１２１上及びそのビア孔１２２内、裏面側第１絶縁層１３１上及びそのビア孔１３２内に、無電解メッキ層を形成する。その後、主面側第１絶縁層１２１上の無電解メッキ層上と裏面側第１絶縁層１３１上の無電解メッキ層上に、フォトリソグラフィ法により所定パターンのメッキレジスト層を形成する。その後、Ｃｕ電解メッキを施し、各々のメッキレジスト層から露出する無電解メッキ層上に所定パターンの電解メッキ層を形成する。その後、メッキレジスト層をそれぞれ剥離して、露出した無電解メッキ層をエッチングにより除去し、所定パターンの主面側第２導体層１４３と裏面側第２導体層１６３を形成する。
【００３３】
次に、主面側第１絶縁層１２１及び主面側第２導体層１４３上に、フォトリソグラフィ法により、所定の位置にビア孔１２５を多数有する主面側第２絶縁層１２４を形成する。また同様にして、裏面側第１絶縁層１３１及び裏面側第２導体層１６３上に、所定の位置にビア孔１３５を多数有する裏面側第２絶縁層１３４を形成する。
次に、主面側第２絶縁層１２４のビア孔１２５にビア導体１２６を形成すると共に、裏面側第２絶縁層１３４のビア孔１３５にビア導体１３６を形成する。また、主面側第２絶縁層１２４上に主面側第３導体層１４５を形成し、裏面側第１絶縁層１３４上に裏面側第２導体層１６５を形成する。この工程は、前述したビア導体１２３，１３３、主面側第２導体層１４３及び裏面側第２導体層１６３の形成と同様に行えばよい。
【００３４】
次に、主面側第２絶縁層１２４及び主面側第３導体層１４５上に、フォトリソグラフィ法により、所定の位置に主面側第１開口１２８を多数有する主面側ソルダーレジスト層１２７を形成する。また同様にして、裏面側第２絶縁層１３４及び裏面側第３導体層１６５上に、所定の位置に裏面側開口１３９を多数有する裏面側ソルダーレジスト層１３７を形成する。
次に、Ｎｉメッキを施し、主面側ソルダーレジスト層１２７の主面側開口１２９内に露出する主面側パッド１４７上に、厚さ約５μｍの主面側Ｎｉメッキ層１４８を被着させ、接続パッド１４９を形成する。またこれと共に、裏面側ソルダーレジスト層１３７の裏面側開口１３９内に露出する裏面側パッド１６７上にも、厚さ約５μｍの裏面側Ｎｉメッキ層１６８を被着させ、端子パッド１６９を形成する。
次に、Ａｕメッキを施し、酸化防止のため、主面側Ｎｉメッキ層１４８上に、厚さ約０．０５μｍのごく薄い主面側Ａｕメッキ層１５１を形成すると共に、裏面側Ｎｉメッキ層１６８上にも、厚さ約０．０５μｍのごく薄い裏面側Ａｕメッキ層１７１を形成すれば、図３に示す基板本体１１０ができる。
【００３５】
次に、主面側ハンダペースト印刷工程において、図４に示すように、基板本体１１０の主面側開口１２９の接続パッド１４９上（主面側Ａｕメッキ層１５１上）に、主面側ハンダペースト（第１ハンダペースト）１５２を印刷する。具体的には、主面側開口１２９に対応した所定パターンの印刷マスクを用いて、接続パッド１４９上に所定量の主面側ハンダペースト１５２を印刷する。この主面側ハンダペースト１５２は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉのハンダ粉末、樹脂、活性剤、チキソ剤、溶剤等を有する。
【００３６】
次に、ハンダバンプ形成工程において、図５に示すように、接続パッド１４９上にハンダバンプ（主面側ハンダ）１５３をそれぞれ形成する。具体的には、接続パッド１４９上の主面側ハンダペースト１５２を、約２４０℃まで加熱して溶解し、Ａｕメッキを主面側ハンダ１５３内に拡散させ、接続パッド１４９の主面側Ｎｉメッキ層１４８の表面全体が主面側ハンダ１５３で濡れた状態とする。その後、加熱を停止し、放置して主面側ハンダ１５３を固化して、ハンダバンプ１５３を形成する。
【００３７】
次に、裏面側ハンダペースト印刷工程において、基板本体１１０の裏面側開口１３９の端子パッド１６９上（裏面側Ａｕメッキ層１７１上）に、裏面側ハンダペースト（第２ハンダペースト）１７２を印刷する（図６参照）。具体的には、裏面側開口１３９に対応した所定パターンの印刷マスクを用いて、端子パッド１６９上に所定量の裏面側ハンダペースト１７２を印刷する。この裏面側ハンダペースト１７２は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐｂのハンダ粉末、樹脂、活性剤、チキソ剤、溶剤等を有する。
【００３８】
次に、ピン配置工程において、図６に示すように、ピン１８１の径大部１８３を位置合わせをして端子パッド１６９上に印刷された裏面側ハンダペースト１７２にそれぞれ押し付ける。具体的には、まず、ピン１８１の径大部１８３を上にして、ピン１８１をピン立て治具ＰＧにそれぞれ挿入する。その後、基板本体１１０をピン立て治具ＰＧに位置合わせをして載置し、ピン１８１の径大部１８３を、端子パッド１６９上の裏面側ハンダペースト１７２に押し当てる。
【００３９】
次に、ピン接合工程（端子接合工程）において、図７に示すように、端子パッド１６９にピン１８１をそれぞれ接合する。具体的には、端子パッド１６９上の裏面側ハンダペースト１７２を、約２６０℃まで加熱して溶解し、Ａｕメッキを裏面側ハンダ１７３内に拡散させ、端子パッド１６９の裏面側Ｎｉメッキ層１６８の表面全体と、ピン１８１の径大部１８３及び棒状部１８５のうち径大部１８３の近傍部位とが、裏面側ハンダ１７３で濡れた状態とする。
【００４０】
その後、主面側ハンダ１５３の凝固中の温度域では、裏面側ハンダ１７３を急冷する。具体的には、配線基板１０１をヒートブロックから下ろして空中放置により、裏面側ハンダ１７３を約１６８℃まで冷却する。このようにすれば、約１０秒で約２６０℃から約１６８℃まで急冷される。冷却速度は、約５５０℃／分である。その際、端子パッド１６９との境界にＤｅｗｅｔやＳｎとＳｂからなるハンダ偏析はほとんど発生しない。また、主面側ハンダ１５３についてみても、接続パッド１４９との境界にＤｅｗｅｔやＳｎとＳｂからなるハンダ偏析はほとんど発生しない。
これに引き続き、裏面側ハンダ１７３の凝固完了後の温度域では、裏面側ハンダ１７３を除冷する。具体的には、配線基板１０１を約１６８℃に暖めたヒートブロック上に載せ、ヒートブロックの電源をオフにしてさらに８０℃まで冷却する。このようにすれば、約４５分間で約１６８℃から約８０℃まで除冷される。冷却速度は、約２℃／分である。その際、裏面側ハンダ１７３に生じる応力は大幅に緩和される。
【００４１】
次に、ＩＣチップ配置工程において、図８に示すように、基板本体１１０の基板主面１０２の所定の位置にＩＣチップ１９１を載置する。
次に、ＩＣチップ接合工程（電子部品接合工程）において、図９に示すように、接続パッド１４９にＩＣチップ１９１のＩＣ端子１９３をそれぞれ接合する。具体的には、接続パッド１４９上の主面側ハンダ１５３を、約２４０℃まで加熱して溶解し、接続パッド１４９の主面側Ｎｉメッキ層１４８の表面全体とＩＣ端子１９３の表面全体とが、主面側ハンダ１５３で濡れた状態とする。なお、ピン１８１との接合に用いた裏面側ハンダ１７３は、この主面側ハンダ１５３よりも融点が高く、この加熱温度では溶解しない。
【００４２】
その後、主面側ハンダ１５３の凝固中の温度域では、主面側ハンダ１５３を急冷する。具体的には、配線基板１０１をヒートブロックから下ろして空中放置により、主面側ハンダ１５３を約１６８℃まで冷却する。このようにすれば、約５秒で約２４０℃から約１６８℃まで急冷される。冷却速度は、約８６０℃／分である。その際、接続パッド１４９との境界にＤｅｗｅｔやＳｎとＳｂからなるハンダ偏析はほとんど発生しない。
これに引き続き、主面側ハンダ１５３の凝固完了後の温度域では、主面側ハンダ１５３を除冷する。具体的には、配線基板１０１を約１６８℃に暖めたヒートブロック上に載せ、ヒートブロックの電源をオフにしてさらに８０℃まで冷却する。このようにすれば、約４５分間で約１６８℃から約８０℃まで除冷される。冷却速度は、約２℃／分である。その際、主面側ハンダ１５３に生じる応力は大幅に緩和される。
以上のようにして、配線基板１０１が完成する。
【００４３】
以上で説明したように、本実施形態では、ＩＣチップ接合工程において、接続パッド１４９上の主面側ハンダ１５３を加熱して溶解し、接続パッド１４９とＩＣ端子１９３の所定部位が主面側ハンダ１５３で濡れた状態とした後に、主面側ハンダ１５３の凝固中の温度域では主面側ハンダ１５３を急冷し、主面側ハンダ１５３の凝固完了後の温度域では主面側ハンダ１５３を除冷して、接続パッド１４９にＩＣ端子１９３を接合している。このように、主面側ハンダ１５３の凝固中の温度域で主面側ハンダ１５３を急冷し、この温度域をできるだけ早く通過させ、Ｄｅｗｅｔやハンダ偏析が発生する時間的猶予を与えないようにすることで、Ｄｅｗｅｔやハンダ偏析の発生を抑制できる。また、主面側ハンダ１５３の凝固完了後の温度域で主面側ハンダ１５３を除冷し、主面側ハンダ１５３に生じる応力を緩和することで、熱サイクル耐性試験によるクラックの発生を抑制できる。その結果、接続パッド１４９と主面側ハンダ１５３との接合強度が高くなり、主面側ハンダ１５３の接続信頼性を向上させることができる。
しかも、このＩＣチップ接合工程は、裏面側ハンダ１７３が溶解しない温度で行うので、ピン接合工程で固化した裏面側ハンダ１７３が再び溶解し、ピン１８１が位置ずれするなどの不具合も生じない。
さらに、本実施形態では、主面側ハンダ１５３がＳｎとＳｂを含有しているため、接続パッド１４９と界面にハンダ偏析が発生しやすいにも拘わらず、上記のように、主面側ハンダ１５３の凝固中の温度域では主面側ハンダ１５３を急冷しているので、ハンダ偏析の発生を効果的に抑制できる。
【００４４】
また、本実施形態では、ピン接合工程において、端子パッド１６９上の裏面側ハンダペースト１７２を加熱して溶解し、端子パッド１６９とピン１８１の所定部位が裏面側ハンダ１７３で濡れた状態とした後に、裏面側ハンダ１７３の凝固中の温度域では裏面側ハンダ１７３を急冷し、裏面側ハンダ１７３の凝固完了後の温度域では裏面側ハンダ１７３を除冷して、端子パッド１６９にピン１８１を接合している。このように急冷・除冷を行うことにより、基板主面１０２側の接続パッド１４９と主面側ハンダ１５３に、Ｄｅｗｅｔやハンダ偏析の発生しにくくなる。その結果、主面側ハンダ１５３の接続強度が高く維持される。従って、主面側ハンダ１５３の接続信頼性を向上させることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、ピン接合工程において、上記のように、裏面側ハンダ１７３の凝固中の温度域で裏面側ハンダ１７３を急冷し、この温度域をできるだけ早く通過させ、Ｄｅｗｅｔやハンダ偏析が発生する時間的猶予を与えないようにしているので、Ｄｅｗｅｔやハンダ偏析の発生を抑制できる。また、裏面側ハンダ１７３の凝固完了後の温度域で裏面側ハンダ１７３を除冷し、裏面側ハンダ１７３に生じる応力を緩和することで、熱サイクル耐性試験によるクラックの発生を抑制できる。その結果、端子パッド１６９と裏面側ハンダ１７３との接合強度が高くなり、裏面側ハンダ１７３の接続信頼性を向上させることができる。
さらに、本実施形態では、裏面側ハンダ１７３がＳｎとＳｂを含有しているため、端子パッド１６９と界面にハンダ偏析が発生しやすいにも拘わらず、上記のように、裏面側ハンダ１７３の凝固中の温度域では裏面側ハンダ１７３を急冷しているので、ハンダ偏析の発生を効果的に抑制できる。
【００４６】
（調査結果１）
上記製造方法で製造した配線基板１０１について、主面側ハンダ１５３におけるＤｅｗｅｔの発生率をＸ−ｓｅｃｔｉｏｎで調査した。調査は、２つの配線基板１０１のそれぞれ３７個の接続パッド１４９（合計７４個）について行った。評価は、Ｄｅｗｅｔが接続パッド１４９のパッド径の１／２以上あるものを重モードのＤｅｗｅｔとし、Ｄｅｗｅｔが接続パッド１４９のパッド径の１／２未満であるものを軽モードのＤｅｗｅｔとした。その結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2004327771.tif 000003
【００４８】
また、実施形態と比較するために、主面側ハンダ１５３の冷却条件を異ならせて製造した３種類の配線基板も用意した。
比較形態１の配線基板は、ＩＣチップ接合工程において、主面側ハンダ１５３の凝固中の温度域では、実施形態と同様に主面側ハンダ１５３を急冷し、また、主面側ハンダ１５３の凝固完了後の温度域でも、主面側ハンダ１５３を急冷して、接続パッド１４９にＩＣ端子１９３を接合したものである。なお、主面側ハンダ１５３の凝固完了後の温度域では、配線基板をヒータブロックから金属板の上に載せ変えて１６８℃から８０℃まで急冷した。冷却速度は、約３５０℃／分である。それ以外の各工程は、上記実施形態と同様である。
比較形態２の配線基板は、ＩＣチップ接合工程において、主面側ハンダ１５３の凝固中の温度域では、主面側ハンダ１５３を除冷し、主面側ハンダ１５３の凝固完了後の温度域でも、実施形態と同様に主面側ハンダ１５３を除冷して、接続パッド１４９にＩＣ端子１９３を接合したものである。なお、主面側ハンダ１５３の凝固中の温度域では、配線基板をヒータブロックに載せたままヒータブロックの電源をオフにして１６８℃まで冷却した。冷却速度は、約４℃／分である。比較形態３の配線基板は、ＩＣチップ接合工程において、主面側ハンダ１５３の凝固中の温度域では、比較形態２と同様に主面側ハンダ１５３を除冷し、主面側ハンダ１５３の凝固完了後の温度域では、比較形態１と同様に主面側ハンダ１５３を急冷して、接続パッド１４９にＩＣ端子１９３を接合したものである。
【００４９】
表１に示したように、本実施形態の方法により製造した配線基板１０１では、重モードのＤｅｗｅｔも軽モードのＤｅｗｅｔも全く観察されなかった。これに対し、比較形態１の配線基板では、重モードのＤｅｗｅｔは観察されなかったが、軽モードのＤｅｗｅｔが約１．４％観察された。また、比較形態２の配線基板では、重モードのＤｅｗｅｔは観察されなかったが、軽モードのＤｅｗｅｔが約９．５％も観察された。また、比較形態３の配線基板では、重モードのＤｅｗｅｔは観察されなかったが、軽モードのＤｅｗｅｔが約１４．９％も観察された。
このような結果から、主面側ハンダ１５３の凝固中の温度域で主面側ハンダ１５３を急冷することにより、Ｄｅｗｅｔの発生を大幅に抑制できることが判る。
なお、実施形態及び比較形態１〜３のそれぞれの配線基板１０１等について、ハンダ偏析の有無も調査したが、Ｄｅｗｅｔの発生と同じ傾向が見られた。従って、主面側ハンダ１５３の凝固中の温度域で主面側ハンダ１５３を急冷することにより、ハンダ偏析も大幅に抑制できるといえる。
【００５０】
（調査結果２）
上記製造方法で製造した配線基板１０１について、熱サイクル耐性試験（１００サイクル）を行い、主面側ハンダ１５３におけるクラックの発生率をＸ−ｓｅｃｔｉｏｎで調査した。調査は、上記調査と同様に、２つの配線基板１０１のそれぞれ３７個の接続パッド１４９（合計７４個）について行った。また、評価も、上記調査と同様に、クラックが接続パッド１４９のパッド径の１／２以上あるものを重モードのクラックとし、クラックが接続パッド１４９のパッド径の１／２未満であるものを軽モードのクラックとした。その結果を表２に示す。
また、実施形態と比較するために、主面側ハンダ１５３の冷却条件を異ならせて製造した、上記比較形態１〜３の配線基板もそれぞれ用意した。
【００５１】
【表２】
2004327771.tif 000004
【００５２】
表２に示したように、本実施形態の配線基板１０１では、重モードのクラックは全く観察されず、軽モードのクラックも僅か約１．４％しか観察されなかった。これに対し、比較形態１の配線基板では、重モードのクラックが約４．１％も観察され、また、軽モードのクラックも約１０．８％観察された。また、比較形態２の配線基板では、軽モードのクラックは観察されなかったが、重モードのクラックが約１．４％観察された。また、比較形態３の配線基板では、重モードのクラックが約１２．２％も観察され、また、軽モードのクラックも約４．１％観察された。
このような結果から、主面側ハンダ１５３の凝固完了後の温度域で主面側ハンダ１５３を除冷することにより、クラックの発生を大幅に抑制できることが判る。
【００５３】
以上で示した調査結果１，２より、配線基板製造時におけるＤｅｗｅｔやハンダ偏析の発生を抑制しつつ、熱サイクル耐性試験を行ったときのクラックの発生を抑制するには、主面側ハンダ１５３の凝固中の温度域では、主面側ハンダ１５３を急冷し、主面側ハンダ１５３の凝固完了後の温度域では、主面側ハンダ１５３を除冷するのが好適であることは明らかである。
なお、具体的な調査結果は省略するが、裏面側ハンダ１７３についても、主面側ハンダ１５３と同様なことが言える。
【００５４】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、端子パッド１６９上に裏面側ハンダペースト１７２を印刷し、その後直ちに、裏面側ハンダペースト１７２を溶解して、端子パッド１６９にピン１８１を接合している。しかし、端子パッド１６９上に裏面側ハンダペースト１７２を印刷した後、一旦ハンダバンプ１７３を形成し、その後、ハンダ１７３を溶解して、端子パッド１６９にピン１８１を接合してもよい。
一方、上記実施形態では、接続パッド１４９上に主面側ハンダペースト１５２を印刷して、一旦ハンダバンプ１５３を形成した後に、ハンダ１５３を溶解して、接続パッド１４９にＩＣ端子１９３を接合している。しかし、接続パッド１４９上に主面側ハンダペースト１５２を印刷し、その後直ちに、主面側ハンダペースト１５２を溶解して、接続パッド１４９にＩＣ端子１９３を接合してもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、溶解したハンダを急冷する手段として、ヒートブロックから下ろして空冷する場合を示したが、これに限るものではない。例えば、水冷により溶解したハンダを急冷したり、ファンなどを利用して強制的な空冷により溶解したハンダを急冷してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る配線基板の概略図である。
【図２】実施形態に係る配線基板の部分拡大断面図である。
【図３】実施形態に係る配線基板の製造方法に関し、基板本体の部分拡大断面図である。
【図４】実施形態に係る配線基板の製造方法に関し、接続パッドに主面側ハンダペーストを印刷した状態を示す説明図である。
【図５】実施形態に係る配線基板の製造方法に関し、接続パッドにハンダバンプを形成した状態を示す説明図である。
【図６】実施形態に係る配線基板の製造方法に関し、端子パッドに裏面側ハンダペーストを印刷し、ピンを位置合わせした状態を示す説明図である。
【図７】実施形態に係る配線基板の製造方法に関し、端子パッドにピンを接合した状態を示す説明図である。
【図８】実施形態に係る配線基板の製造方法に関し、基板本体にＩＣチップを位置合わせをして載置した状態を示す説明図である。
【図９】実施形態に係る配線基板の製造方法に関し、接続パッドにＩＣチップのＩＣ端子を接合した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０１    配線基板
１０２    基板主面
１０３    基板裏面
１１０    基板本体
１２９    主面側開口
１３９    裏面側開口
１４９    接続パッド
１５２    主面側ハンダペースト（第１ハンダペースト）
１５３    主面側ハンダ（第１ハンダ）
１６９    端子パッド
１７２    裏面側ハンダペースト（第２ハンダペースト）
１７３    裏面側ハンダ（第２ハンダ）
１８１    ピン（端子）
１８３    （ピンの）径大部
１８５    （ピンの）棒状部
１９１    ＩＣチップ（電子部品）
１９３    ＩＣ端子（部品端子）
【図１】
2004327771.tif 000005
【図２】
2004327771.tif 000006
【図３】
2004327771.tif 000007
【図４】
2004327771.tif 000008
【図５】
2004327771.tif 000009
【図６】
2004327771.tif 000010
【図７】
2004327771.tif 000011
【図８】
2004327771.tif 000012
【図９】
2004327771.tif 000013