(57)【要約】【課題】  配線基板へのフリップチップの接合で、両者間の位置決め精度をあげる。【解決手段】  フリップチップ接続用の配線基板１０１で、主面１０２を被覆するソルダーレジスト１２４が、電極１０３と位置決めマーク１０４の上面周縁を被覆する構成とする。電極１０３やマーク１０４を形成した後、ソルダーレジスト１２４を塗布し、マスクパターンに電極１０３及びマーク１０４の各上面周縁に所定の幅でソルダーレジスト１２４が残存するように形成されたものを用いて露光・現像する。得られた基板１０１のマーク１０４の露出部を読み取って割り出される電極の露出部の中心位置と、実際の電極１０３の露出部の中心位置は一致するから、チップ２０１のバンプ２０２を正しく位置決めできる。【選択図】        図３
2004214700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に、フリップチップ接続用の多数の電極及びそのフリップチップの接続における位置決めのための位置決めマークを備えると共にソルダーレジストが形成されてなる配線基板において、そのソルダーレジストが、前記電極の上面周縁及び前記位置決めマークの上面周縁を被覆していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記電極にハンダバンプが形成されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
配線基板の主面に電極及び位置決めマークを形成した後、その電極及び位置決めマークも含む前記主面上にソルダーレジストを塗布し、露光・現像することにより前記電極及び前記位置決めマークを露出させる際、前記電極及び前記位置決めマークともに上面周縁が露出せず前記ソルダーレジストで被覆されるようにしたことを特徴とする、請求項１記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ等の電子部品を搭載、接続する配線基板に関し、詳しくは、ＩＣ等の電極（外部端子）を一主面に多数備えたフリップチップを搭載、接続するための樹脂やセラミックなどの絶縁材を主体として形成されてなる単層構造若しくは多層（複数層）構造の配線基板（以下、単に基板ともいう）及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４はフリップチップ（以下、単にチップともいう）２０１を接続する配線基板１０１の一例を示すものであり、その一主面１０２にはチップ２０１の電極（以下、チップ側の電極をバンプという）に対応する多数の電極１０３，１０３を備えている。そして同図に示したように、この配線基板１０１にはチップ２０１のアッセンブル工程で、それを正しく位置決めして接続するために、電極１０３と同材質で比較的大きめ（例えば直径１０００μｍ程度）の位置決めマーク（フィディシャルマーク或いはアライメントマークともいわれる）１０４，１０４が例えば基板１０１の外周寄り部位の対角方向に２か所設けられている。チップ２０１のアッセンブル工程で、この２つの位置決めマーク（以下、単にマークともいう）１０４，１０４の周縁の位置を読取り、それに基づいて各電極１０３及びこの上に形成されたハンダバンプ（図示せず）の位置を検出し、この検出位置にチップ２０１の各バンプが正対するようにチップ２０１の位置を修正、位置決めし、配線基板１０１上に正しく搭載し、ハンダバンプを溶融させて両者を接合するように構成されている。
【０００３】
ところで、こうした配線基板１０１は電極１０３の部位を除きその上面の略全面にソルダーレジスト１２４が塗布、形成される。このソルダーレジスト１２４は、図５に示したように電極１０３，１０３相互のピッチＰ１が比較的大きい場合には、電極１０３の周縁との間に比較的大きな隙間ができるように形成されていた。しかし、近時はフリップチップのバンプ相互のピッチの微小化に対応して配線基板の電極のピッチも微小化されてきている。これに対応して図６に示されるように、ソルダーレジスト１２４は電極１０３の上面周縁を若干被覆するように塗布、形成する必要が出てきた。
【０００４】
一方、位置決めマーク１０４にはこのような要請もなく、またチップ接合時の位置決めに際して例えばその周縁（図６中Ａ点）を読み取って位置決めの基準とできればよいことから、同図に示されるようにマーク１０４についてはその外周に所定の隙間が存在するようにソルダーレジスト１２４が形成されていた。もっとも、ソルダーレジストが透明の場合にはマークの上面を被覆されても位置決めマークの周縁が読取り可能なことから、その上面全体が被覆されることもある。
【０００５】
ところで、この種の配線基板１０１のうち樹脂製の多層配線基板は、その電極１０３やマーク１０４が内部配線と同様に、無電解銅メッキ及び電解銅メッキを用いたセミアディティブ法で形成され、その後、フォトリソグラフィ技術を用い、ソルダーレジスト（以下、単にレジストともいう）を塗布し、所定のマスクパターンを有するマスクを重ね、露光・現像して電極及びマークの上のレジストを除去することで製造される。図６に示した構造をもつ基板１０１のこの製法の詳細は次のようである（図７参照）。
【０００６】
すなわち、例えばコア基板上に、エポキシ樹脂による絶縁層を形成すると共に、これらに無電解銅メッキ及び電解銅メッキを用いたセミアディティブ法で、銅による内部配線を形成して積層し、ベースをなす配線基板１０１をつくる（図７−Ａ参照）。
【０００７】
そして、このような基板１０１の最表面１０２に無電解メッキで銅メッキ層１２１を形成し（図７−Ｂ参照）、ドライフィルム１２２を積層する（図７−Ｃ参照）。そして、ドライフィルム１２２上に所定のマスクパターンをを有するマスク（図示せず）を重ね、各電極位置及び位置決めマーク位置に開口１２３が形成されるように露光し、現像する（図７−Ｄ参照）。次に、その各開口位置に電解銅メッキをすることで多数の電極本体１０３ａ及び所定数の位置決めマーク本体（図７では電極本体１０３ａのみ図示）を形成する（図７−Ｅ参照）。
【０００８】
この後、基板上面１０２のドライフィルム１２２を除去し（図７−Ｆ参照）、無電解銅メッキ膜１２１をエッチングにより除去する（図７−Ｇ参照）。そして、ソルダーレジストの密着性を高めるために、電極本体及び位置決めマーク本体の表面に、図示はしないが黒化処理して表面を粗面化したり、Ｎｉ−Ｃｕ合金の針状メッキをする。その後、ソルダーレジスト（感光性エポキシ樹脂）１２４を所定厚さ塗布して半硬化させ（図７−Ｈ参照）、電極部位の上面周縁が所定幅で被覆されて開口するとともに位置決めマーク１０４については例えばその全体が露出するような所定のマスクパターンを有するマスク（図示せず）を配線基板に重ね、露光し、現像後硬化させる（図７−Ｉ）。そして、ハンダの濡れ性を高めるため無電解メッキによりＮｉメッキ層１２５及びＡｕメッキ層１２６を形成する（図７−Ｊ）。
【０００９】
こうすることで、配線基板１０１の上面１０２にはソルダーレジスト１２４が塗布、形成されるとともに、図６に示したように電極１０３の部位ではその上面周縁１３３に所定の幅でソルダーレジスト１２４が被覆されるとともに、位置決めマーク１０４はその全体がソルダーレジストから露出した状態となる。以後、電極１０３には、所定のハンダペーストを印刷により塗布し、リフローすることでハンダバンプが形成され、配線基板として完成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記のように、電極１０３の上面中央寄り部位を除く上面周縁１３３にソルダーレジスト１２４が被覆される一方、マーク１０４についてはその全体がソルダーレジスト１２４から露出するように製造される場合には次のような問題がある。すなわち、上記のようにして製造される配線基板１０１の各電極１０３と位置決めマーク１０４相互間の位置精度は、ドライフィルム１２２の露光時点で用いられる電極及び位置決めマーク用（電解メッキパターン用）マスクパターンの精度に依拠しており、その精度（製造上の許容誤差）は±数μｍ程度以内と極めて高いことから、それにおける電極部位及びマーク部位のパターンに位置や寸法の誤差はないとみてよい。そして、ソルダーレジスト１２４を塗布した後、電極や位置決めマークを露出させるための露光に用いられるソルダーレジスト用のマスクパターンについても、そのパターンの精度は同様に極めて高く、したがって誤差がないとみてよい。
【００１１】
しかし、このような２つのマスクの各マスクパターン自体には誤差がないとはいえ、それらを配線基板１０１に相前後して重ねる場合には、両パターンの重なる位置にその重ね合せの精度上必ず誤差（ずれ）が発生する。すなわち、電極及び位置決めマーク用のマスクを配線基板１０１に重ねたときの、このマスクの位置には誤差が発生する。さらにソルダーレジスト用のマスクを配線基板１０１に重ねたときにも、このマスクの位置には誤差が発生する。このため、本来は図８中２点鎖線で示したように、電極１０３の上面周縁に存在するソルダーレジスト１２４は同電極に対して平面視同芯状となり、またマーク１０４の外側に存在するソルダーレジスト１２４も同マーク１０４に対して平面視同芯状となるべきところ、その位置ずれδの発生ため、同図中実線で示したように電極１０３の上面周縁に存在するソルダーレジスト１２４は同電極に対して例えば同図中左にδずれて存在し、マーク１０４の外側に存在するソルダーレジスト１２４も同図中左にδずれて存在することになる。
【００１２】
このような配線基板１０１の電極１０３にハンダバンプを形成し、その後、チップ２０１を搭載、接続する場合には、対角方向にある２つの位置決めマーク１０４の外周縁（図８中Ａ，Ａ点）を基準点として読取り、これに基づいてマーク１０４の中心点Ｓを求め、各中心点Ｓから各電極１０３の中心Ｂまでの設計寸法Ｋを割り出すことになるが、ソルダーレジスト１２４の露光時のマスクの全体的な位置ずれδにより、電極１０３の露出部位の上面中心（ハンダバンプの中心）Ｂはこのようにして割り出された位置よりδ分左にある。したがって、基準点Ａ，Ａに基づいて寸法Ｋを割り出してチップ２０１を位置決めした場合には、チップ２０１のバンプ２０２は基板１０１の電極１０３及びこの上に形成されたハンダバンプに正対せず相対的に右にδずれて配置されることになり、接合精度の低下を招くことになる。そしてさらに、このずれδが大きくなるとソルダーレジスト１２４が干渉して接合不良や接合不能を起こしてしまうことがある。因みに、このずれδは通常、２０μｍ程度の大きさで発生しており、電極の高密度化により益々問題視されている。
【００１３】
そして、このような問題は、電極及び位置決めマークを形成した配線基板にフォトリソグラフィ技術を用い、ソルダーレジストを塗布し、所定のマスクパターンを有するマスクを用いて露光・現像して電極及びマークの上のレジストを除去することでそれらを露出させ、或いは所定のスクリーンパターンを有するスクリーンを用いて電極及びマークの上に所定のパターンのソルダーレジストを塗布して、図６に示したような断面構造の配線基板を製造する場合において発生するものである。したがって上述したセミアディティブ法にかかわらず、フルアディティブ法やサブトラクティブ法を用いる場合にも同様に発生する。また、樹脂製配線基板にかかわらず、セラミック製配線基板にあっても、その主面上に同様にしてソルダーレジストを形成する場合には発生すると考えられる。
【００１４】
なお、ソルダーレジストが電極の上面周縁に被覆されておらず、電極の回りとソルダーレジストとの間に隙間がある場合にはこのような問題は生じないものの、上記したように電極の高密度化の要請に応えられないだけでなく、次のような問題がある。すなわち、ソルダーレジストと、それが塗布、形成される配線基板に用いられる樹脂やセラミックとは材質が異なり、通常は熱膨張係数が大きく相違する。一方、隙間の部位は、その断面構造から明らかなように相対的に切欠構造を形成し、したがって熱変化があると応力集中を起こしやすい。このため、このような構造ではソルダーレジストの端と電極の端との間（切欠溝部）で基板にクラックが発生することがあった。
【００１５】
本発明は、前記のような問題点に鑑みて案出されたもので、その目的とするところは、このようなクラックを発生させないだけでなく、配線基板へのフリップチップの搭載、接合において両者の電極相互間の位置決め精度の低下を招かない配線基板及びその製法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の問題点を解決するために本発明は、主面に、フリップチップ接続用の多数の電極及びそのフリップチップの接続における位置決めのための位置決めマークを備えると共にソルダーレジストが形成されてなる配線基板において、そのソルダーレジストが、前記電極の上面周縁及び前記位置決めマークの上面周縁を被覆していることにある。
【００１７】
本発明に係る配線基板は、配線基板の主面に電極及び位置決めマークを形成した後、その電極及び位置決めマークも含む前記主面上にソルダーレジストを塗布し、露光・現像することにより前記電極及び前記位置決めマークを露出させる際、前記電極及び前記位置決めマークともに上面周縁が露出せず前記ソルダーレジストで被覆されるようにすることで製造できる。このようにして製造される場合には、ソルダーレジストの露光に用いる１のマスクパターン自体のもつ高い精度でもって各電極と位置決めマーク相互間の位置決めのための寸法関係が定まるため、その各位置及び寸法精度の低下を招かない。したがって、そのマークの読み取りに基づいて配線基板の電極にフリップチップのバンプを正しく位置決めすることができる。
【００１８】
すなわち、電極や位置決めマークを例えば前記したように銅メッキを用いたセミアディティブ法で形成し、フォトリソグラフィ技術を用い、ソルダーレジストを塗布し、所定のマスクパターンを用いて露光・現像して電極及びマークの上面の中央寄り部位のレジストを除去する場合には、前記した製造工程（図７）中、ソルダーレジストの露光に用いるマスクパターンに、電極及びマークの各上面周縁に所定の幅でソルダーレジストが残存するように形成されたものを用いる。このようなマスクパターンを有するマスクを用いる場合には、マスクをソルダーレジスト上（配線基板上）に重ねる際に位置ずれがあっても、そのずれは一定方向に一定の大きさである。したがってこの下で露光・現像された際には、位置決めマークの上面周縁に被覆されるソルダーレジストの開口内周面（マークの露出部位の外周縁）から、各電極の上面周縁に被覆されるソルダーレジストの開口内周面（電極の露出部位の外周縁）までの寸法、及び寸法精度は、ソルダーレジスト用のマスクパターンのパターン精度によって決まり、マスクの位置ずれ（許容ずれ量）の有無、大小にかかわらず常に一定である。
【００１９】
したがって、前記の配線基板の電極にハンダバンプを形成し、これにチップを搭載、接合するに際しては、例えば対角方向にある２つの位置決めマークの露出している外周縁（ソルダーレジストの開口内周面）を基準にして各電極の露出部位すなわちハンダバンプの位置を正しく割り出すことができ、フリップチップの搭載、接合時におけるフリップチップのバンプと配線基板の電極（又はハンダバンプ）との間の位置決め精度の低下を招かない。なお、そのソルダーレジストが、前記電極の上面周縁及び前記位置決めマークの上面周縁を被覆する各幅は、ソルダーレジストの露光に用いるマスクを配線基板に重ねる際に発生する位置ずれ（許容最大値）より適量大きくなるように、電極やマークの大きさ（径）或いは電極及びマークの平面形状などを考慮し、配線基板に応じて設計すればよい。すなわちソルダーレジストの露光に使用されるマスクが配線基板に重ねられる際、一方に許容最大量までずれても、各電極及び位置決めマークの上面周縁が常にソルダーレジストによって被覆されるように設定しておくとよい。
【００２０】
なお、ソルダーレジストの開口部を露光・現像により形成しないで、スクリーンマスク（又はメタルマスク）を用いてソルダーレジストペーストを所定パターンに印刷して形成してもよい。この場合でも各電極上面の露出部とマーク上面の露出部との間の寸法精度はスクリーン印刷等のパターン精度によって決まり、高い精度を得ることができるからである。
【発明の効果】
【００２１】
以上の説明から明らかなように、本発明による配線基板の構造によれば、配線基板上に露出する各電極と位置決めマークとの平面的配置、寸法についての誤差を極めて小さくすることができる。
【００２２】
かくして、このような配線基板によれば、フリップチップ搭載時において例えば２つの位置決めマークの各々の露出する部位の外周縁を読み取って算出される各電極の中心位置と、主面に露出している実際の各電極の中心位置若しくはその上に形成されたハンダバンプの中心位置とが常に一致することから、チップのアッセンブル工程において位置決めマークを読み取ることで、配線基板の各電極に対してチップの各バンプが正対するように高精度で位置決めすることができ、したがってチップを正しく搭載、接続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明に係る配線基板の一実施形態例について、図１及び図２を参照しながら詳細に説明する。ただし、本例では樹脂製の配線基板において具体化した場合を説明する。図中１０１は、本例の配線基板であって矩形平板状をなし、図示はしないが、内部には下面に形成された外部配線取り出し用の各パッドに接続された内部配線を備えており、多数の積層構造をなしている。そして、上面（主面）１０２の中央寄り部位には、フリップチップ（図示せず）のバンプとの接続用の多数の電極（群）１０３が平面視において同チップの各接続端子と対面するように、それと同じ微細なピッチ、配置で絶縁を確保し縦横に多数形成されており、これらは前記した内部配線に接続されている。そして、基板１０１の上面１０２の外周寄り部位にはこの電極１０３と同じ構成からなる位置決めマーク１０４が対角方向に２か所形成されている。なお、この電極１０３及びマーク１０４の基板１０１上の高さ（厚さ）は例えば１２μｍ程度である。
【００２４】
配線基板１０１の上面１０２には、その略全面を覆うようにエポキシ樹脂からなるソルダーレジスト１２４が所定厚さ（例えば２０μｍ）で形成されている。ただし、このソルダーレジスト１２４は、図１，２中の部分拡大図に示されるように、電極１０３及び位置決めマーク１０４の中央寄り部位を同芯状に露出させるようにしてそれらの上面周縁１３３，１４４を所定の幅Ｗａ（例えば２５μｍ程度）、Ｗｂ（例えば１００μｍ程度）で被覆するよう形成されている。そしてこの電極１０３の露出部位の上にはハンダバンプ１５１が形成されている。なお、本例では電極１０３とマーク１０４ともにその平面形状は円形とされ、その各直径は、それぞれ２００μｍ及び９００μｍに設定されており、したがって、各露出部位の径は１５０μｍ及び７００μｍに設定されている。
【００２５】
さて、このような配線基板１０１の内部配線や電極１０３或いはマーク１０４は、前記した銅メッキを用いたセミアディティブ法（図７参照）などで形成でき、その形成後、フォトリソグラフィ技術を用い、感光性ソルダーレジストを塗布し、電極１０３及びマーク１０４の各上面周縁１３３，１４４に所定の幅Ｗａ，Ｗｂでソルダーレジスト１２４が残存して開口するように形成された所定のマスクパターンを用いて露光し現像・硬化することで、所望とするソルダーレジスト１２４の層を備えた配線基板１０１となすことができる。
【００２６】
すなわち、ソルダーレジスト１２４の露光に際し、このようなマスクパターンを有するマスクを配線基板１０１に重ねる際には、配線基板１０１上の設計位置に対してある量の位置合せ誤差が生じる。例えば、マスクパターンが基板１０１上の電極１０３及び位置決めマーク１０４に対し、左にある量δずれて重ねられ、その下で露光・現像された場合には、図３に示したように電極１０３及び位置決めマーク１０４ともにその露出部分がδ左にずれるが、各露出部分相互間の寸法精度にくるいはでず、そのマスクパターンの通りに転写されたようになる。そしてこのような配線基板１０１で、チップの接合における位置決めマーク１０４の基準位置を図３に示したようにそれが露出している部位の外周縁Ａ，Ａ（ソルダーレジスト１２４の開口内周面）とし、このＡ，Ａ点からマーク１０４の露出部の中心Ｓを求めた場合、この中心Ｓから電極１０３の露出部分の中心Ｂまでの距離Ｋｂは、ずれ量δの大きさにかかわらず常に一定であり、また電極１０３の露出部分の中心相互間の距離Ｐ１も常に一定である。
【００２７】
したがって、この配線基板１０１の各電極１０３にハンダバンプ１５１が形成され、フリップチップ２０１を搭載、接合する場合の位置決めにおいては、対角方向にある２つの位置決めマーク１０４のうち露出している部位の各外周縁Ａ，Ａからマーク露出部の中心Ｓをそれぞれ求め、この２つの中心Ｓ，Ｓから演算して割り出される各電極１０３〜１０３の中心は、常に実際の電極１０３の露出部位の中心（ハンダバンプ１５１の中心）Ｂと一致する。このように、ソルダーレジストの露光用のマスクの位置ずれによる誤差が、位置合せマーク１０４と各電極１０３相互（ＳＢ間）の寸法関係に影響を与えないから、チップ２０１のバンプ２０２は配線基板１０１の電極１０３（ハンダバンプ１５１）に精度良く位置決め（正対）される。かくては、加熱によりその位置でハンダバンプ１５１を溶融させることでフリップチップ２０１は配線基板１０１に正しく接続される。
【００２８】
上記においては、樹脂製の多層配線基板で具体化した場合を説明したが当然のことながら樹脂製の単層配線基板（片面或いは両面基板）においても適用できる。なお、基板の樹脂の材質としては、エポキシ系樹脂にかかわらず、ＢＴ樹脂（ビスマレイミド・トリアジン）、ＰＰＥ樹脂（ポリフェニレンエーテル樹脂）或いはガラスエポキシ樹脂など適宜の材質を用いることができる。また、多層、単層にかかわらず、セラミックなどの絶縁材からなる配線基板についても、電極や位置決めマークを形成した後、フォトリソグラフィ技術を用い、ソルダーレジストを塗布し、所定のマスクパターンを用いて露光・現像して電極及びマークの上のレジストを除去することでこれらを露出させる配線基板を製造する場合において同様に適用できる。また、非感光性の樹脂からなるソルダーレジストを用い、スクリーン印刷によって各電極やマーク上面に露出部を形成するようにしてもよい。
【００２９】
なお、ソルダーレジストは、上記例ではエポキシ樹脂を用いたが、アクリル樹脂、その他配線基板に応じて適宜の材質のものが用いられる。また、位置合せマークの数や配置、形状は配線基板に応じて適宜に設定すればよいことはいうまでもない。本発明は上記の形態例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々設計変更して具体化できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る配線基板の実施形態例の平面図及び部分拡大図。
【図２】本発明に係る配線基板の実施形態例の一部破断側面図及び部分拡大図。
【図３】図１の実施形態例において、チップの接続における位置決めを説明する部分拡大断面図。
【図４】従来の配線基板の平面図。
【図５】図４の配線基板の電極部分の拡大断面図。
【図６】図４の配線基板の電極部分の別例の拡大断面図。
【図７】図４の配線基板の製法例を説明する工程図。
【図８】図７の製法で製造された配線基板において、チップの接続における位置決めを説明する部分拡大断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１０１  配線基板
１０２  配線基板の上面（主面）
１０３  電極
１０４  位置決めマーク
１２４  ソルダーレジスト
１３３  電極の上面周縁
１４４  位置決めマークの上面周縁
１５１  ハンダバンプ
２０１  フリップチップ
【図１】
2004214700.tif 000003
【図２】
2004214700.tif 000004
【図３】
2004214700.tif 000005
【図４】
2004214700.tif 000006
【図５】
2004214700.tif 000007
【図６】
2004214700.tif 000008
【図７】
2004214700.tif 000009
【図８】
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