(57)【要約】【課題】半田バンプの半田量が均一であり、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強固に接合することが可能な半田バンプ付き配線基板の製造方法。【解決手段】各半田接合パッド３に対応する位置に格子状の並びに配列形成されたバンプ形成用開口部５ａおよびそれらのバンプ形成用開口部５ａの並びの外側にそれらのバンプ形成用開口部５ａと実質的に同じ形状および同じ配列間隔で形成されたダミー開口部５ｂを有する印刷マスクを用いて印刷することにより各半田接合パッド３上にバンプ形成用の半田ペースト６および接合パッド３の並びの外側の耐半田樹脂層４上にダミーの半田ペースト７を印刷塗布した後、それらの半田ペースト６・７中の半田を加熱溶融させて、半田接合パッド３に接合された半田バンプ８を形成するとともに半田接合パッド３の並びの外側の耐半田樹脂層４上に半田ボール９を形成し、最後に半田ボール９を除去する。【選択図】  図２
2004179363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線導体を有する絶縁基板の上面に、電子部品の電極が接続される多数の半田接合パッドを格子状の並びに配列形成するとともに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耐半田樹脂層を被着させた配線基板と、前記各半田接合パッドに対応する位置に格子状の並びに配列形成されたバンプ形成用開口部および該バンプ形成用開口部の並びの外側に該バンプ形成用開口部と実質的に同じ形状および同じ配列間隔で形成されたダミー開口部を有する印刷マスクとを準備する工程と、該印刷マスクを用いて印刷することにより前記各半田接合パッド上にバンプ形成用の半田ペーストおよび前記半田接合パッドの並びの外側の前記耐半田樹脂層上にダミーの半田ペーストを印刷塗布する工程と、前記バンプ形成用の半田ペーストおよびダミーの半田ペースト中の半田を加熱溶融させて、前記半田接合パッドに接合された半田バンプを形成するとともに前記半田接合パッドの並びの外側の前記耐半田樹脂層上に半田ボールを形成する工程と、該半田ボールを除去する工程とを順次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の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子や抵抗器等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板には、ガラス基材および熱硬化性樹脂から成る絶縁基板と銅箔等から成る配線導体層とを交互に複数積層して成るプリント基板や、絶縁基板上に熱硬化性樹脂およびフィラーから成る絶縁層と銅めっき層から成る配線導体層とを複数積層して成るビルドアップ基板が用いられてきている。そして、このようなプリント基板やビルドアップ基板等の配線基板の上面には、半導体素子等の電子部品の電極を接続するために格子状の並びに配列された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耐半田樹脂層が被着形成されており、さらに、耐半田樹脂層から露出した半田接合パッド上には電子部品と半田接合パッドとを接合するための半田バンプが形成されている。
【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の上面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】
なお、このような半田バンプ付きの配線基板は、内部および／または表面に複数の配線導体を有する絶縁基板の表面に、配線導体に接続されて格子状の並びに配列された略円形の複数の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耐半田樹脂層を被着させ、次に各半田接合パッドに対応する位置にバンプ形成用開口部を有する印刷マスクを用いて各半田接合パッド上にフラックスおよび半田粉末から成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半田バンプに対応する量だけ印刷塗布するとともにこれを加熱して半田ペースト中のフラックスを気化除去するとともに半田ペースト中の半田粉末を溶融させて半田接合パッド上に半田バンプを形成することによって製作されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１２２０９０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の製造方法によれば、半田ペーストを各半田接合パッド上に印刷塗布する際、格子状の並びに配列形成された半田接合パッドのうち最外周の半田接合パッドへの半田ペーストの塗布量が内側の半田バンプの半田量と比較して少なくなる傾向がある。そのため、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接合する際に、最外周の半田バンプの半田量が不足し、半田バンプの強度が弱いものとなって、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強固に接合することができなくなってしまう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、格子状の並びに配列された半田接合パッドに半田ペーストを均一な塗布量で印刷することができ、それにより半田量の均一な半田バンプを形成して、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強固に接合することが可能な半田バンプ付き配線基板の製造方法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の製造方法は、配線導体を有する絶縁基板の上面に、電子部品の電極が接続される多数の半田接合パッドを格子状の並びに配列形成するとともに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耐半田樹脂層を被着させた配線基板と、前記各半田接合パッドに対応する位置に格子状の並びに配列形成されたバンプ形成用開口部およびこのバンプ形成用開口部の並びの外側にこのバンプ形成用開口部と実質的に同じ形状および同じ配列間隔で形成されたダミー開口部を有する印刷マスクとを準備する工程と、この印刷マスクを用いて印刷することにより前記各半田接合パッド上にバンプ形成用の半田ペーストおよび前記半田接合パッドの並びの外側の前記耐半田樹脂層上にダミーの半田ペーストを印刷塗布する工程と、前記バンプ形成用の半田ペーストおよびダミーの半田ペースト中の半田を加熱溶融させて、前記半田接合パッドに接合された半田バンプを形成するとともに前記半田接合パッドの並びの外側の前記耐半田樹脂層上に半田ボールを形成する工程と、この半田ボールを除去する工程とを順次行なうことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法によれば、各半田接合パッドに対応する位置に格子状の並びに配列形成されたバンプ形成用開口部およびそれらのバンプ形成用開口部の並びの外側にそれらのバンプ形成用開口部と実質的に同じ形状および同じ配列間隔で形成されたダミー開口部を有する印刷マスクを用いて印刷することにより各半田接合パッド上にバンプ形成用半田ペーストおよび半田接合パッドの並びの外側の耐半田樹脂層上にダミーの半田ペーストを印刷塗布した後、バンプ形成用の半田ペーストおよびダミーの半田ペースト中の半田を加熱溶融させて半田接合パッドに接合された半田バンプを形成するとともに半田接合パッドの並びの外側の耐半田樹脂層上に半田ボールを形成して、しかる後、その半田ボールを除去することから、半田接合パッドに半田ペーストを印刷塗布する際に印刷マスクのバンプ形成用開口部の並びの最外周に設けたダミー開口部からの塗布量は少なくなるものの、その内側に並んだ半田接合パッドに対応するバンプ形成用開口部からの塗布量は均一となる。したがって、各半田接合パッドに半田量の均一な半田バンプを形成することができ、その結果、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強固に接合することが可能な半田バンプ付き配線基板を提供することができる。なお、ダミー開口部から塗布された半田ペーストは、加熱溶融により耐半田樹脂層上で半田ボールとなって耐半田樹脂層とは接合することがないので容易に除去することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法を添付の図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の製造方法により製造される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、この図において、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、８は外部電子部品と接続するための半田バンプである。本発明の製造方法により製造される半田バンプ付き配線基板は、主にこれらで構成されており、配線導体２を有する絶縁基板１の上面に格子状の並びに配列形成された多数の半田接合パッド３およびそれらの半田接合パッド３の中央部を露出させる耐半田樹脂層４を被着形成するとともに耐半田樹脂層４から露出する半田接合パッド３に電子部品の電極を接続するための半田バンプ８を接合することにより形成されている。
【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絶縁層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、芯体絶縁層１ａや各絶縁層１ｂの表面には芯体絶縁層１ａや各絶縁層１ｂを貫通して延びる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】
このような芯体絶縁層１ａや各絶縁層１ｂは、配線導体２を支持する支持体として機能し、芯体絶縁層１ａの場合であれば、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、それに穴あけ加工することにより形成され、絶縁層１ｂの場合であれば、芯体絶縁層１ａ上に未硬化の熱硬化性樹脂のフィルムを貼着し、それを熱硬化させた後、それに穴あけ加工することにより形成される。
【００１３】
また、絶縁基板１に形成された配線導体２は、電子部品の各電極（図示せず）を外部電気回路基板（図示せず）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８を介して接合される半田接合パッド３を形成している。
【００１４】
このような配線導体２は、芯体絶縁層１ａや絶縁層１ｂの表面に銅箔や銅めっき層を被着させるとともに、それらを従来周知のフォトリソグラフィー技術を採用して所定のパターンにエッチングすることにより形成される。
【００１５】
なお、通常であれば、半田接合パッド３の露出する表面には、半田接合パッド３の酸化腐蝕の防止と半田バンプ８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。
【００１６】
また、絶縁基板１の表面に半田接合パッド３の中央部を露出させるように被着形成された耐半田樹脂層４は、電子部品を搭載する際等に印加される熱から絶縁基板１を保護するとともに半田接合パッド３同士の電気的な短絡を防止するダム部材として機能し、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の中央部を露出させる開口部４ａを形成し、しかる後、これを熱硬化させることによって形成される。
【００１７】
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３の中央部を露出させる開口部４ａを有するように形成される。
【００１８】
また、半田接合パッド３に接合された半田バンプ８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８に当接するようにして絶縁基板１上に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８を溶融させることにより半田バンプ８と電子部品の電極とが接続される。
【００１９】
次に、本発明の配線基板の製造方法を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図２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工程毎の要部断面図である。図２において、４ａは耐半田樹脂層４の開口部、５は半田バンプ形成のための印刷マスク、５ａは印刷マスクのバンプ形成用開口部、５ｂは印刷マスクのダミー開口部、６はバンプ形成用の半田ペースト、７はダミーの半田ペースト、９は半田ボールである。他は、図１と同じ符号を用いた。
【００２０】
まず、図２の（ａ）に示すように、配線導体（図示せず）を有する絶縁基板１の上面に、配線導体に接続されて格子状の並びに配列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。半田接続パッド３は、絶縁基板１上に５〜２０μｍ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。
【００２１】
また、耐半田樹脂層４は、前述したように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上層の絶縁基板１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の中央部を露出させる開口部４ａ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絶縁基板１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３を露出させる開口部４ａを有するように形成される。なお、耐半田樹脂層４の開口部４ａから露出した半田接合パッド３の表面には、その酸化腐食を防止するとともに半田バンプ８との接合を強固なものとするために２〜５μｍの厚みのニッケルめっき層と０．０１〜０．０３μｍの厚みの金めっき層を電解めっき法や無電解めっき法により順次被着させる。
【００２２】
また、各半田接合パッド３に対応する位置に格子状の並びに配列形成されたバンプ形成用開口部５ａおよびこのバンプ形成用開口部５ａの並びの外側にバンプ形成用開口部５ａと実質的に同じ形状および同じ配列間隔で形成されたダミー開口部５ｂを有する印刷マスク５を用意する。
【００２３】
次に、図２の（ｂ）に示すように、印刷マスク５をそのバンプ形成用開口部５ａが対応する半田接合パッド３上に位置するよう絶縁基板１上に載置するとともに印刷マスク５を用いてスクリーン印刷することにより各半田接合パッド３上にバンプ形成用の半田ペースト６および半田接合パッドの並びの外側の耐半田樹脂層４上にダミーの半田ペースト７を印刷塗布する。
【００２４】
このとき、印刷マスク５は、各半田接合パッド３に対応する位置に格子状の並びに配列形成されたバンプ形成用開口部５ａおよびそれらのバンプ形成用開口部５ａの並びの外側にそれらのバンプ形成用開口部５ａと実質的に同じ形状および同じ配列間隔で形成されたダミー開口部５ｂを有しているので、この印刷マスク５を用いて、スクリーン印刷することにより各半田接合パッド３上にバンプ形成用の半田ペースト６および半田接合パッド３の並びの外側の耐半田樹脂層４上にダミーの半田ペースト７を例えばスクリーン印刷により印刷塗布すると、印刷マスク５のバンプ形成用開口部５ａの並びの外側に設けたダミー開口部５ｂからの塗布量は少なくなるものの、その内側に並んだ半田接合パッド３に対応するバンプ形成用開口部５ａからの塗布量は均一となる。したがって、各半田接合パッド３には均一な量の半田ペースト６が塗布される。
【００２５】
次に、図２の（ｃ）に示すように、バンプ形成用の半田ペースト６およびダミーの半田ペースト７が印刷塗布された配線基板をピーク温度が２００〜２６０℃の加熱リフローに通し、バンプ形成用の半田ペースト６およびダミーの半田ペースト７を加熱してこれらの半田ペースト６・７中のフラックスを気化除去するとともに、これらの半田ペースト６・７中の半田を加熱溶融させて半田接合パッド３に接合された半田バンプ８および耐半田樹脂層４上に半田ボール９を形成する。このとき、前述したように各半田接合パッド３に塗布されたバンプ形成用の半田ペースト６はその塗布量が均一であることから、各半田接合パッド３に半田量の均一な半田バンプ８を形成することができる。したがって、本発明によれば、電子部品の電極と半田接合パッド３とを半田バンプ８を介して強固に接合することが可能な半田バンプ付き配線基板を提供することができる。
【００２６】
最後に、図２の（ｄ）に示すように、アルカリ性の界面活性剤水溶液等を用いて６０℃で数分間浸漬して配線基板の洗浄を行なうことによりフラックスを除去するとともに、それと同時に耐半田樹脂層４上に形成された半田ボール９を除去する。このとき、半田ボール９は耐半田樹脂層４と接合することはないため容易に除去される。
【００２７】
かくして、本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法によれば、各半田接合パッド３に対応する位置に格子状の並びに配列形成されたバンプ形成用開口部５ａおよびそれらのバンプ形成用開口部５ａの並びの外側にそれらのバンプ形成用開口部５ａと実質的に同じ形状および同じ配列間隔で形成されたダミー開口部５ｂを有する印刷マスクを用いて、スクリーン印刷することにより各半田接合パッド３上にバンプ形成用の半田ペースト６および半田接合パッド３の並びの外側の耐半田樹脂層４上にダミーの半田ペースト７をスクリーン印刷塗布した後、バンプ形成用の半田ペースト６およびダミーの半田ペースト７中の半田を加熱溶融させて半田接合パッド３に接合された半田バンプ８を形成するとともに半田接合パッド３の並びの外側の耐半田樹脂層４上に半田ボール９を形成し、最後にその半田ボール９を除去することにより、半田量の均一な半田バンプ８を有した、電子部品の電極と半田接合パッド３とを半田バンプ８を介して強固に接合することが可能な半田バンプ付き配線基板を提供することができる。
【００２８】
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。なお、図２では、印刷マスク５のダミー開口部５ｂをバンプ形成用開口部５ａの並びの両端に１列ずつ設けたが、ダミー開口部５ｂが複数列ずつであってもかまわない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法によれば、各半田接合パッドに対応する位置に格子状の並びに配列形成されたバンプ形成用開口部およびそれらのバンプ形成用開口部の並びの外側にそれらのバンプ形成用開口部と実質的に同じ形状および同じ配列間隔で形成されたダミー開口部を有する印刷マスクを用いて印刷することにより各半田接合パッド上にバンプ形成用半田ペーストおよび半田接合パッドの並びの外側の耐半田樹脂層上にダミーの半田ペーストを印刷塗布した後、バンプ形成用の半田ペーストおよびダミーの半田ペースト中の半田を加熱溶融させて半田接合パッドに接合された半田バンプを形成するとともに半田接合パッドの並びの外側の耐半田樹脂層上に半田ボールを形成して、その半田ボールを除去したことから、半田接合パッドに半田ペーストを印刷塗布する際に印刷マスクのバンプ形成用開口部の並びの最外周に設けたダミー開口部からの塗布量は少なくなるものの、その内側に並んだ半田接合パッドに対応するバンプ形成用開口部からの塗布量は均一となる。したがって、各半田接合パッドに半田量の均一な半田バンプを形成することができ、その結果、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強固に接合することが可能な半田バンプ付き配線基板を提供することができる。なお、ダミー開口部から塗布された半田ペーストは、加熱溶融により耐半田樹脂層上で半田ボールとなって耐半田樹脂層とは接合することがないので容易に除去することができる。
【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の形態の一例を示す断面図である。
【図２】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工程毎の要部拡大断面図である。
【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・・・・耐半田樹脂層の開口部
５・・・・・半田印刷マスク
５ａ・・・・半田印刷マスクのバンプ形成用開口部
５ｂ・・・・半田印刷マスクのダミー開口部
６・・・・・バンプ形成用の半田ペースト
７・・・・・ダミーの半田ペースト
８・・・・・半田バンプ
９・・・・・半田ボール
【図１】
2004179363.tif 000003
【図２】
2004179363.tif 000004