(57)【要約】【課題】認識マークに変色が発生することがなく、それにより認識マークを画像認識装置で正確に認識して電子部品の電極と半田接合パッドとを半田を介して正常に接続することが可能な配線基板を提供すること。【解決手段】認識マーク１０の表面に半田バンプ７と同じ組成でソルダーレジスト層９よりも高さの低い半田層１１が溶着されている。【選択図】  図１
2004228151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層を積層して成る絶縁基板と、該絶縁基板の内部および／または表面に配設された配線導体と、前記絶縁基板の表面に被着された導体層から形成されており、前記配線導体に電気的に接続された電子部品接続用の複数の半田接合パッドと、該半田接合パッドと同じ導体層から形成された電子部品位置決め用の認識マークと、前記絶縁基板の表面に被着されており、前記半田接合パッドおよび前記認識マークの中央部を露出させる開口部を有するソルダーレジスト層と、該ソルダーレジスト層から露出する前記半田接合パッドに溶着された半田バンプとを具備して成る配線基板であって、前記認識マークの表面に前記半田バンプと同じ組成で前記ソルダーレジスト層よりも高さの低い半田層が溶着されていることを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板は、例えばガラス−エポキシ板等から成る絶縁板やエポキシ樹脂等から成る絶縁層を複数層積層して成る絶縁基板の内部および表面に銅箔や銅めっき膜等の導体層から成る配線導体を設けて成る。このような配線基板においては、絶縁基板表面の配線導体の一部が半導体素子等の電子部品の電極を半田バンプを介して接続するための電子部品接続用の半田接合パッドや外部電気回路基板に半田バンプを介して接続される外部接続用の半田接合パッドを形成しており、これらの半田接合パッドが形成された絶縁基板の表面には各半田接合パッドの中央部を露出させるソルダーレジスト層が被着形成されている。さらに、ソルダーレジスト層から露出した半田接合パッド上には半田バンプが予め接合されており、それにより半田接合パッドと電子部品の電極や外部電気回路基板との半田バンプを介した接続を容易なものとしている。
【０００３】
なお、このような配線基板において半田接合パッドに半田バンプを接合するには、銅箔や銅めっき膜等の導体層から成る半田接合パッドの露出表面に厚みが０．０１〜０．８μｍ程度の金めっき層を被着させておくとともに、その上に半田バンプを溶融させて付着させる方法が採用されている。このとき、金めっき層は溶融した半田バンプ内に拡散吸収されて消滅する。
【０００４】
そして、この配線基板は、電子部品接続用の半田接合パッドに電子部品の電極をその半田接合パッドに接合された半田バンプを介して接続して電子部品を搭載することにより電子装置となり、この電子装置は外部接続用の半田接合パッドを外部電気回路基板の配線導体にその半田接合パッドに接合された半田バンプを介して接続することにより外部電気回路基板に実装される。
【０００５】
ところで、このような配線基板において、電子部品の電極を電子部品接続用の半田接合パッドに接合するには、一般的に画像認識装置を備えた自動機が用いられており、絶縁基板の上面に電子部品を位置合わせするための基準となる電子部品位置合わせ用の認識マークを設けておくとともに、この認識マークを自動機の画像認識装置で認識し、その情報を基にして自動で位置合わせして接合する方法が採用されている。なお、画像認識装置により電子部品の搭載位置を認識するための認識マークは、絶縁基板の表面に半田接合パッドと同じ導体層で形成されており、その表面には一般的に半田接合パッド同様の金めっき層が被着されている。
【特許文献１】
特開平１０−２１５０６０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、環境への配慮から、電子部品の電極と配線基板の半田接合パッドとを接続する半田バンプとして鉛を含まない鉛フリー半田が使用されるようになってきている。このような鉛フリー半田は、従来の鉛を含んだ半田よりもその融点が一般的に１０〜２０℃程度高く、そのためこの鉛フリー半田を配線基板の半田接合パッドに予め接合させる際に、従来よりも１０〜２０℃程度高い温度で半田を溶融させる必要がある。そして、このように高い温度を配線基板に印加すると、銅箔や銅めっき膜等の導体層から成る認識マークはその被着させた金めっき層の厚みが０．０１〜０．８μｍ程度と薄いことから酸化されて変色し、そのため認識マークとその周囲とのコントラストが低くなり、画像認識装置で認識マークを正確に認識することができずに、電子部品の電極と半田接合パッドとを半田バンプを介して正常に接続することができないという問題点を誘発した。
【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、認識マークに変色が発生することがなく、それにより認識マークを画像認識装置で正確に認識して電子部品の電極と半田接合パッドとを半田バンプを介して正常に接続することが可能な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】
本発明の配線基板は、複数の絶縁層を積層して成る絶縁基板と、該絶縁基板の内部および／または表面に配設された配線導体と、前記絶縁基板の表面に被着された導体層から形成されており、前記配線導体に電気的に接続された電子部品接続用の複数の半田接合パッドと、該半田接合パッドと同じ導体層から形成された電子部品位置決め用の認識マークと、前記絶縁基板の表面に被着されており、前記半田接合パッドおよび前記認識マークの中央部を露出させる開口部を有するソルダーレジスト層と、該ソルダーレジスト層から露出する前記半田接合パッドに溶着された半田バンプとを具備して成る配線基板であって、前記認識マークの表面に前記半田バンプと同じ組成で前記ソルダーレジスト層よりも高さの低い半田層が溶着されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の配線基板によれば、認識マークの表面に半田バンプと同じ組成の半田層が溶着されているため、融点が高い鉛フリー半田を使用しても、半田バンプを半田接合パッドに予め接合させる際に印加される熱で認識マークが変色することがなく、認識マーク上の半田層により認識マークとその周囲とのコントラストが良好に保たれる。また、認識マークに溶着された半田層はソルダーレジスト層よりも高さが低いことから、認識マークに半田層が溶着されていても半田層が認識マークの認識を阻害することはなく、そのため画像認識装置で認識マークを正確に認識することができ、電子部品の電極と半田接合パッドとを半田を介して正常に接続することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の配線基板を添付の図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明を半導体素子を搭載するための配線基板に適用した場合の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において１は絶縁基板、２は配線導体、２ａ，２ｂは半田接合パッド、７，８は半田バンプ、９はソルダーレジスト層、１０は認識マーク、１１は半田層であり、主としてこれらで電子部品としての半導体素子３を搭載するための本発明の配線基板が構成される。
【００１１】
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、その上面から下面にかけて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。
【００１２】
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０．２〜１．０ｍｍ程度の複数の貫通孔４を有している。そして、その上下面および各貫通孔４の内面には配線導体２の一部が被着されており、上下面の配線導体２が貫通孔４の内部を介して電気的に接続されている。
【００１３】
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ドリル加工を施すことにより製作される。なお、芯体１ａ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５〜５０μｍ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所定のパターンに形成される。また、貫通孔４内面の配線導体２は、芯体１ａに貫通孔４を設けた後に、この貫通孔４内面に無電解めっき法および電解めっき法により厚みが５〜５０μｍ程度の銅めっき膜を析出させることにより形成される。
【００１４】
さらに、芯体１ａは、その貫通孔４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５が充填されている。樹脂柱５は、貫通孔４を塞ぐことにより貫通孔４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４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５を含む芯体１ａの上下面に絶縁層１ｂが積層されている。
【００１５】
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２０〜５０μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が３０〜１００μｍ程度の複数のビア孔６を有している。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り、絶縁層１ｂにはその表面およびビア孔６内に配線導体２の一部が被着されている。そして、上層の配線導体２と下層の配線導体２とをビア孔６の内部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。
【００１６】
このような絶縁層１ｂは、厚みが２０〜５０μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂のフィルムを芯体１ａの上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザ加工によりビア孔６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表面およびビア孔６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の表面およびビア孔６内に５〜５０μｍ程度の厚みの銅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。
【００１７】
さらに、最表層の絶縁層１ｂ上にはソルダーレジスト層９が被着されている。ソルダーレジスト層９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２ａ・２ｂおよび認識マーク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。
【００１８】
このようなソルダーレジスト層９は、その厚みが１０〜５０μｍ程度であり、感光性を有するソルダーレジスト層９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２ａ・２ｂおよび認識マーク１０の中央部を露出させる開口部を形成した後、これを熱硬化させることによって形成される。あるいは、ソルダーレジスト層９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２ａ・２ｂおよび認識マーク１０に対応する位置にレーザ光を照射し、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２ａ・２ｂおよび認識マーク１０の中央部を露出させる開口部を有するように形成される。
【００１９】
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、半導体素子３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の上面に露出している部位が半導体素子３の各電極に錫−銀−銅合金から成る半田バンプ７を介して接続される電子部品接続用の半田接合パッド２ａを、絶縁基体１の下面に露出した部位が外部電気回路基板に錫−銀−銅合金から成る半田バンプ８を介して接続される外部接続用の半田接合パッド２ｂを形成している。
【００２０】
また、半田接合パッド２ａ、２ｂには、半田バンプ７、８が予め接合されており、それにより半導体素子３の各電極と半田接合パッド２ａとの半田バンプ７を介した接合や半田接合パッド２ｂと外部電気回路基板との半田バンプ８を介した接合が容易なものとなっている。
【００２１】
このように、半田接合パッド２ａ、２ｂに半田バンプ７、８を予め接合させるには、半田接合パッド２ａ、２ｂの表面に厚みが０．０１〜０．８μｍの金めっき層を被着させておき、この金めっき層が被着された半田接合パッド２ａ、２ｂの上に錫−銀−銅合金から成る半田とフラックスとを含有する半田ペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して印刷塗布し、それを２２０〜２６０℃の温度で加熱して半田を溶融させることにより接合する方法が採用される。
【００２２】
そして、この配線基板においては、半導体素子３を搭載するとともに電子部品接続用の半田接合パッド２ａに半導体素子３の各電極を半田バンプ７を介して接続することによって電子装置となり、この電子装置における外部接続用の半田接合パッド２ｂを外部電気回路基板の配線導体に半田バンプ８を介して接続することにより電子装置が外部電気回路基板に実装されることとなる。
【００２３】
また、本発明の配線基板においては、絶縁基板１の上面に半田接合パッド２ａを構成する導体層と同じ導体層から成る電子部品位置合わせ用の認識マーク１０が設けられている。この認識マーク１０は、半導体素子３を搭載する際に半導体素子３の電極と半田接合パッド２ａとを位置合わせするための基準となるものであり、例えば上面視で十字型や鉤型、円形をしており、その外周縁がソルダーレジスト層９により１５〜５０μｍ程度の幅で被覆されている。このような認識マーク１０は、絶縁基板１の上面に半田接合パッド２ａを形成する際にそれと同様の方法、即ち、セミアディティブ法やサブトラクティブ法により同時に形成される。
【００２４】
さらに、認識マーク１０の表面には半田バンプ７と同一組成の半田層１１がソルダーレジスト層９よりも低い高さに溶着されている。この半田層１１は、認識マーク１０の酸化を防止するとともに認識マーク１０とその周囲とのコントラストを大きなものとする作用をなし、半田接合パッド２ａに半田バンプ７を接合させる際にそれと同様の方法、即ち、認識マーク１０の表面に厚みが０．０１〜０．８μｍの金めっき層を被着させておき、この金めっき層が被着された認識マーク１０の上に錫−銀−銅合金から成る半田とフラックスとを含有する半田ペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して印刷塗布し、それを２２０〜２６０℃の温度で加熱して半田を溶融させることにより同時に溶着される。なお、塗布する半田ペースト量は半田層１１がソルダーレジスト層９よりも高さの低くなる量とし、認識マーク１０の外周縁をソルダーレジスト層９により被覆しておくことにより、認識マーク１０の表面に半田層１１が良好に濡れ拡がり、認識マーク１０をソルダーレジスト層９よりも高さの低い半田層１１で良好に被覆することができる。
【００２５】
このとき、認識マーク１０には半田接合パッド２ａに半田バンプ７を被着させるのと同時に半田層１１が溶着されることから認識マーク１０は酸化することなく半田層１１により良好に保護されるとともに認識マーク１０上の半田層１１とその周囲のソルダーレジスト層９との間に大きなコントラストの差が形成される。
【００２６】
そして、この半田層１１が被着された認識マーク１０を画像認識装置により認識し、その情報を基にして半導体素子３の電極と半田接合パッド２ａとを自動機により位置合わせをした後、半田接合パッド２ａ上の半田バンプ７を加熱溶融させることにより半導体素子３の電極と半田接合パッド２ａとが半田バンプ７を介して接合される。
【００２７】
このとき、本発明の配線基板によれば、半田層１１の高さがソルダーレジスト層９の高さよりも低くいことから、半田層１１が立体的になりすぎたり、ソルダーレジスト層９上にはみ出したりすることがなく、その結果、半田層１１が被覆された認識マーク１０を画像認識装置により良好に認識することができ、半導体素子３の電極と半田接合パッド２ａとを自動機により正確に位置合わせして正常に接続することができる。さらに、半田層１１の高さがソルダーレジスト層９の高さよりも低いことから、半導体素子３を搭載する際に半田層１１が半導体素子３に接触することがなく、半導体素子３への不要な汚染を防止することもできる。
【００２８】
なお、認識マーク１０に被着させた半田層１１は、その厚みが１μｍ未満であると、認識マーク１０を良好に被覆することができなくなり、認識マークに変色をきたす危険性がある。したがって、認識マーク１０に被着させた半田層１１の厚みは１μｍ以上であることが好ましい。
【００２９】
かくして本発明の配線基板によれば、半田１１が被着された認識マーク１０を画像認識装置で認識するとともにその情報を基にして半導体素子３を自動機で搭載し、半導体素子３の電極と半田接合パッド２ａとを半田７を介して接合することにより製品としての電子装置が完成する。
【００３０】
なお、本発明は、上述の実施の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は可能であり、例えば上述の実施の形態の一例では、絶縁基板はガラス織物に熱硬化性樹脂を含浸させた材料および熱硬化性樹脂から形成されていたが、絶縁基板は、セラミックス材料等の他の絶縁材料から形成されていてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、認識マークの表面に半田バンプと同じ組成の半田層が溶着されているため、融点が高い鉛フリー半田を使用しても、半田バンプを半田接合パッドに予め接合させる際に印加される熱で認識マークが変色することがなく、認識マーク上の半田により認識マークとその周囲とのコントラストが良好に保たれる。また、認識マークに溶着された半田層はソルダーレジスト層よりも高さが低いことから、半田層が認識マークの認識を阻害することはなく、そのため画像認識装置で認識マークを正確に認識することができ、電子部品の電極と半田接合パッドとを半田を介して正常に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の実施形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・絶縁基板
２・・・・・・・・・・配線導体
２ａ，２ｂ・・・・・・半田接合パッド
３・・・・・・・・・・電子部品としての半導体素子
７，８・・・・・・・・半田バンプ
１０・・・・・・・・・認識マーク
１１・・・・・・・・・半田層
【図１】
2004228151.tif 000003