(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア層の少なくとも一方の主面上において導体層と樹脂絶縁層とがそれぞれ少なくとも１層積層されてなる配線基板を、プレス機の上型と下型との間に弾性部材を介して配置する工程と、
前記上型及び前記下型の少なくとも一方を前記配線基板に向けて移動させて、前記配線基板を前記上型及び前記下型で加圧し、前記配線基板の略中心部に形成される半導体素子形成領域の反りを修正する工程とを具え、
前記配線基板の反りを修正する工程では、前記配線基板は、その裏面側において略中心部を除く領域において複数のピンを有し、
前記上型及び前記下型の、前記配線基板に対する接触面積が、それぞれ前記配線基板の前記略中心部の面積よりも大きく、
前記下型の前記配線基板側に位置する面の面積が、前記上型の前記配線基板側に位置する面の面積よりも大きく、
前記下型の、主面から厚さ方向内側に向けて形成された複数の孔に、それぞれ前記複数のピンが挿入されることを特徴とする、配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記配線基板と前記弾性部材との間に、ＰＥＴフィルム、白ＰＥＴフィルム、紙、及び不織布からなる群より選ばれる１種からなる膜体を介在させる工程を具えることを特徴とする、請求項１に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、配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コア層の少なくとも一方の主面上において導体層と樹脂絶縁層とがそれぞれ少なくとも１層積層されてなる配線基板、いわゆる樹脂製配線基板を用い、この上に半導体素子を搭載して半導体パッケージを製造することが盛んに行われている。
【０００３】
前記半導体素子は、前記配線基板の主面上の半導体素子搭載領域のパッド上に形成されたはんだバンプを介して電気的に接続する。一方、前記配線基板の裏面側にはベース基板と電気的に接続したり、ソケットに挿入して電気的に接続したりするための外部端子が形成されている。なお、外部端子の形態に依存して、前記配線基板は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）あるいはピングリッドアレイ（ＰＧＡ）などに分類される。
【０００４】
上記はんだバンプは、前記配線基板の前記主面上にはんだペーストを印刷してリフローして半球状に形成する。その後、前記配線基板をはんだバンプ平坦化装置の支持治具上にセットし、押圧治具の平坦な押圧面ではんだバンプを押圧することによって、前記はんだバンプの頂部を押し潰して平坦化する。
【０００５】
例えばＢＧＡタイプの配線基板の場合は、はんだバンプが形成されていない裏面側を下にした状態で、前記配線基板の外形を基準に位置合せをして、支持治具上の所定位置にその配線基板をセットする。そして、押圧治具ではんだバンプを押圧して平坦化する。
【０００６】
一方、ＰＧＡタイプの配線基板の場合、はんだバンプが形成される面の裏面側には、ソケット実装用の複数のピンが設けられている。したがって、この場合においては、前記支持治具に対して、前記配線基板と接触する側において前記ピンに対応した逃し孔を形成し、前記配線基板を押圧治具で押圧する際に、前記ピンが前記逃し孔に挿入するようにして、前記はんだバンプの平坦化を行う。
【０００７】
しかしながら、上述したはんだペーストのリフローは、前記配線基板を加熱装置内に入れて行うものであるため、上述したはんだバンプの形成に際して、前記配線基板が熱によって反ってしまうという問題があった。このような反りは、特に前記配線基板の前記半導体素子搭載領域で特に問題となり、前記半導体素子搭載領域の反りに起因して、前記半導体素子と前記配線基板との、前記はんだバンプを介した電気的接続を十分に行うことができないという問題が生じていた。
【０００８】
このような問題に鑑みて、特許文献１には、はんだペーストをリフローする際に、配線基板を、保持治具を用いて台座に固定し、加熱による前記配線基板の反りを低減することが試みられている。しかしながら、このような方法では、前記保持治具によって前記配線基板の端部が保持されるのみであるので、前記配線基板の反りの低減は十分ではなく、特に半導体素子搭載領域における反りの低減は極めて不十分なものであった。
【特許文献１】特開２００３−２３４３６６号
【０００９】
また、上述したはんだペーストのリフローにおける加熱処理のみならず、前記配線基板は、その製造過程を通じて種々の熱的プロセス及び機械的プロセスを経るため、最終的には、それらのプロセスに起因しても反りが生じてしまう場合がある。したがって、配線基板を最終製品として提供する際に、前記配線基板の反りを低減できるような製造方法の確立が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、配線基板を最終製品として提供する際に、前記配線基板の反りを低減し、平坦化することが可能な新規な製造方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】
【００１１】
上記目的を達成すべく、本発明は、
コア層の少なくとも一方の主面上において導体層と樹脂絶縁層とがそれぞれ少なくとも１層積層されてなる配線基板を、プレス機の上型と下型との間に弾性部材を介して配置する工程と、
前記上型及び前記下型の少なくとも一方を前記配線基板に向けて移動させて、前記配線基板を前記上型及び前記下型で加圧し、前記配線基板の略中心部に形成される半導体素子形成領域の反りを修正する工程とを具え、
前記配線基板の反りを修正する工程では、前記配線基板は、その裏面側において略中心部を除く領域において複数のピンを有し、
前記上型及び前記下型の、前記配線基板に対する接触面積が、それぞれ前記配線基板の前記略中心部の面積よりも大きく、
前記下型の前記配線基板側に位置する面の面積が、前記上型の前記配線基板側に位置する面の面積よりも大きく、
前記下型の、主面から厚さ方向内側に向けて形成された複数の孔に、それぞれ前記複数のピンが挿入されることを特徴とする、配線基板の製造方法に関する。
【００１２】
本発明によれば、配線基板をプレス機の上型と下型との間に弾性部材を介して配置し、前記配線基板を前記プレス機で加圧するようにしている。この際、前記配線基板は、はんだペーストのリフローなどの加熱のプロセス、及びその他の機械的なプロセスを経た最終製品として上述した操作に供することができる。したがって、配線基板を最終製品として提供する際に、前記配線基板の反りを低減し、平坦化することができる。
【００１３】
また、上型及び／又は下型の大きさ及び前記配線基板に対する配置位置を適宜制御することによって、前記配線基板の全体あるいは一部における反りを適宜低減することができる。したがって、前記配線基板の反り低減に対する自由度を増大させることができる。
【００１４】
さらに、上述した上型及び下型は硬く、直接配線基板に押圧させると、前記配線基板に対して前記型の押圧跡が形成されてしまい、前記配線基板の品質を劣化させてしまう。したがって、上述したように、前記上型と前記下型との間に前記弾性部材を配置することによって、前記型が直接前記配線基板に押圧されるのを防止して前記押圧跡の形成を抑制し、前記配線基板の品質劣化を抑制している。
【００１５】
なお、上記配線基板は、上述した製造方法に対し、最終製品として供することもできるし、適宜製造過程にある中間製品として供することもできる。すなわち、上述した本発明の製造方法によれば、前記配線基板の製造過程にある任意の中間製品及び最終製品のいずれに対しても反り低減の操作を行うことができるので、前記配線基板の反り低減に対する自由度及び効率を向上させることができる。結果として、最終製品としての前記配線基板の反りを十分に抑制し、低減することができる。
【００１６】
なお、本発明の一態様においては、前記配線基板と前記弾性部材との間に膜体を介在させることができる。上述した弾性部材は、一般には有機弾性部材が用いられるため、前記弾性部材が前記配線基板と直接接触すると、前記弾性部材の表面に吸着した元素及び物質等が前記配線基板に移行し、前記配線基板の品質を劣化させてしまう場合がある。したがって、前記配線基板と前記弾性部材との間に上記膜体を介在させることによって、上述した不利益を解消することができる。
【００１７】
また、本発明においては、前記配線基板が、その裏面側において略中心部を除く領域において複数の外部端子を有し、前記上型及び前記下型の、前記配線基板に対する接触面積が、それぞれ前記配線基板の前記略中心部の面積よりも大きくする。これによって、前記配線基板が、上述した構成の外部端子を有する場合においても、前記配線基板に対して、上記プレス機から前記上型及び前記下型を介して十分な圧力を負荷することができ、前記配線基板の反りを十分に低減することができる。
【００１８】
なお、裏面側の略中心部を除く領域において複数の外部端子を有するような配線基板は汎用されており、本態様は、このような配線基板の反りを低減する手段として極めて有効である。
【００１９】
さらに、本発明のその他の態様においては、前記配線基板が、半導体素子搭載領域を含む部分的な反りを有する場合、少なくとも前記半導体素子搭載領域における反りを修正するようにすることができる。前記半導体素子搭載領域には、はんだバンプを介して半導体素子を搭載するので、かかる領域の反りが大きいと、前記半導体素子を前記配線基板に対して電気的に接続することが困難となり、半導体パッケージの製造歩留まりが減少してしまう。したがって、特に前記半導体素子搭載領域における反りを修正することによって、上述した不利益を回避することができる。
【００２０】
なお、前記半導体素子搭載領域における反りの低減は、上述したように、前記上型及び下型の大きさ及び配置位置を適宜制御することによって実施することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、配線基板を最終製品として提供する際に、前記配線基板の反りを低減し、平坦化することが可能な新規な製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
（配線基板）
最初に、本発明の方法に使用する配線基板の構成について説明する。但し、以下に示す配線基板はあくまでも例示であって、コア層の少なくとも一方の主面上において導体層と樹脂絶縁層とがそれぞれ少なくとも１層積層されてなるような樹脂製配線基板であれば特に限定されるものではない。
【００２４】
図１及び２は、本実施形態における配線基板の平面図であり、図１は、前記配線基板を上側から見た場合に状態を示し、図２は、前記配線基板を下側から見た場合の状態を示している。また、図３は、図１及び２に示す前記配線基板をＩ−Ｉ線に沿って切った場合の断面の一部を拡大して示す図であり、図４は、図１及び２に示す前記配線基板をＩＩ−ＩＩ線に沿って切った場合の断面の一部を拡大して示す図である。
【００２５】
図１〜４に示す配線基板１は、耐熱性樹脂板（たとえばビスマレイミド−トリアジン樹脂板）や、繊維強化樹脂板（たとえばガラス繊維強化エポキシ樹脂）等で構成された板状コア２の両表面に、所定のパターンに金属配線７ａをなすコア導体層Ｍ１，Ｍ１１（単に導体層ともいう）がそれぞれ形成される。これらコア導体層Ｍ１，Ｍ１１は板状コア２の表面の大部分を被覆する面導体パターンとして形成され、電源層または接地層として用いられるものである。
【００２６】
他方、板状コア２には、ドリル等により穿設されたスルーホール１２が形成され、その内壁面にはコア導体層Ｍ１，Ｍ１１を互いに導通させるスルーホール導体３０が形成されている。また、スルーホール１２は、エポキシ樹脂等の樹脂製穴埋め材３１により充填されている。
【００２７】
また、コア導体層Ｍ１，Ｍ１１の上層には、熱硬化性樹脂組成物６にて構成された第１のビア層（ビルドアップ層：絶縁層）Ｖ１，Ｖ１１がそれぞれ形成されている。さらに、その表面にはそれぞれ金属配線７ｂをなす第１の導体層Ｍ２，Ｍ１２がＣｕメッキにより形成されている。なお、コア導体層Ｍ１，Ｍ１１と第１の導体層Ｍ２，Ｍ１２とは、それぞれビア３４により層間接続がなされている。同様に、第１の導体層Ｍ２，Ｍ１２の上層には、熱硬化性樹脂組成物６を用いた第２のビア層（ビルドアップ層：絶縁層）Ｖ２，Ｖ１２がそれぞれ形成されている。
【００２８】
第２のビア層Ｖ２及びＶ１２上には、それぞれ金属端子パッド１０，１７を有する第２の導体層Ｍ３，Ｍ１３が形成されている。これら第１の導体層Ｍ２，Ｍ１２と第２の導体層Ｍ３，Ｍ１３とは、それぞれビア３４により層間接続がなされている。ビア３４は、ビアホール３４ｈとその内周面に設けられたビア導体３４ｓと、底面側にてビア導体３４ｓと導通するように設けられたビアパッド３４ｐと、ビアパッド３４ｐと反対側にてビア導体３４ｈの開口周縁から外向きに張り出すビアランド３４ｌとを有している。
【００２９】
以上のように、板状コア２の第１の主面ＭＰ１上には、コア導体層Ｍ１、第１のビア層Ｖ１、第１の導体層Ｍ２および第２のビア層Ｖ２が順次に積層され、第１の配線積層部Ｌ１を形成している。また、板状コア２の第２の主面ＭＰ２上においては、コア導体層Ｍ１１、第１のビア層Ｖ１１、第１の導体層Ｍ１２および第２のビア層Ｖ１２が順次に積層され、第２の配線積層部Ｌ２を形成している。そして、第１の主表面ＣＰ１上には複数の金属パッド１０が形成されており、第２の主表面ＣＰ２上には、複数の金属パッド１７が形成されている。
【００３０】
なお、金属パッド１０は、後に形成するはんだバンプを介して図示しない半導体素子をフリップチップ接続するためのパッド（ＦＣパッド）であり、半導体素子搭載領域を構成する。図１に示すように、金属パッド１０は、配線基板１の略中央部において形成され、矩形状に配列されている。
【００３１】
また、金属パッド１７は、配線基板１をマザーボードやソケット等にピングリッドアレイ（ＰＧＡ）あるいはボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）により接続するための裏面ランド（ＰＧＡパッド、ＢＧＡパッド）として利用されるものであって、配線基板１の略中心部を除く外周領域に形成され、前記略中央部を囲むようにして矩形状に配列されている。
【００３２】
さらに、第１の主表面ＣＰ１上には開口部８ａを有するソルダーレジスト層８が形成されており、金属パッド１０は開口部８ａを介してソルダーレジスト層８から露出している。また、第２の主表面ＣＰ２上にも開口部１８ａを有するソルダーレジスト層１８が形成されており、金属パッド１７は開口部１８ａを介してソルダーレジスト層１８から露出している。
【００３３】
また、開口部８ａ内には、たとえばＳｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｓｂなど実質的にＰｂを含有しないはんだからなる、はんだバンプ１１が金属パッド１０と電気的に接続するようにして形成されている。さらに、開口部１８ａ内には図示しないはんだボールやピン等が金属パッド１７と電気的に接続するようにして形成されている。
【００３４】
なお、図１〜４から明らかなように、本実施形態における配線基板１は矩形の略板形状を呈しており、その大きさは、例えば約３５ｍｍ×約３５ｍｍ×約１ｍｍとすることができる。
【００３５】
（配線基板の製造方法）
次に、本発明の配線基板の製造方法について説明する。図５は、本実施形態における製造方法を説明するための概略図であり、図６は、配線基板の反り修正の様子を概念的に示す図である。
【００３６】
図５に示すように、本実施形態における製造方法では、最初に、上型４１及び下型４２を準備し、これらの間に弾性部材４３を介して配線基板１を配置する。なお、配線基板１は、図１〜４に示すような構成を採り、本実施形態では、開口部１８ａにおいてピン３９を形成し、ＰＧＡタイプの配線基板としている。
【００３７】
上型４１は段状に形成されており、配線基板１側の面４１ａの大きさ（面積）は、配線基板１の金属バンプ１０の形成領域１０Ａ、すなわち半導体素子搭載領域１０Ａの面積よりも大きくなるようにしている。これによって、配線基板１の、特に半導体素子搭載領域１０Ａを含む領域での反りが大きい場合において、前記反りをより効率的に低減し、修正することができる。
【００３８】
上型４１の面４１ａの大きさ（面積）は、配線基板１の修正すべき反りの範囲に応じて適宜設定することができる。例えば、配線基板１の全体に亘って反りが生じており、この反りを低減するような場合は、面４１ａの大きさ（面積）が配線基板１の第１の主表面ＣＰ１及びＣＰ２の大きさ（面積）と等しいか大きくなるようにする。
【００３９】
また、下型４２の配線基板１側の面４２ａの大きさ（面積）は、配線基板１のピン３９が形成された領域３９Ａの、最内周に位置するピン３９で画定される領域３９Ｂの面積よりも大きくなるようにしている。すなわち、ピン３９が形成された領域３９Ａに対して略中心部に相当する領域３９Ｂの面積よりも大きくなるようにしている。これによって、図示しないプレス機で上型４１及び下型４２を介して配線基板１を加圧した場合において、前記プレス機からの負荷を配線基板１に対して十分に伝達することができ、特に本実施例では、配線基板１の半導体素子搭載領域１０Ａに対して十分な圧力を負荷することができる。したがって、特に半導体素子搭載領域１０Ａにおける反りを効果的に低減することができる。
【００４０】
なお、下型４２の面４２ａの大きさ（面積）も、配線基板１の修正すべき反りの範囲に応じて適宜設定することができる。例えば、配線基板１の全体に亘って反りが生じており、この反りを低減するような場合は、上記同様に、面４２ａの大きさ（面積）が配線基板１の第１の主表面ＣＰ１及びＣＰ２の大きさ（面積）と等しいか大きくなるようにする。
【００４１】
また、下型４２には、複数の孔４２ｂがその主面から厚さ方向内側に向けて形成されており、上型４１及び下型４２を介して配線基板１を加圧した場合において、配線基板１のピン３９が挿入されるようになっている。これによって、上述した加圧操作は、配線基板１のピン３９を破損させることなく実施することができる。すなわち、孔４２ｂは、ピン３９の逃げ孔として機能するので、孔４２ｂは、配線基板１のピン３９の形成位置と合致するようにして形成する必要がある。
【００４２】
なお、上型４１及び下型４２は、例えば鋼材などの金属材やセラミック材から構成することができる。
【００４３】
弾性部材４３は、配線基板１に対して上型４１及び下型４２が押圧された際の、押圧跡の形成を抑制するためのものである。すなわち、上述のように、上型４１及び下型４２がセラミック材などの硬い材料から構成されると、これらの型が配線基板１に対して直接的に押圧された際に、配線基板１に対して前記型の押圧跡が形成されてしまい、配線基板１の品質を劣化させてしまう。しかしながら、上述したように、上型４１及び下型４２との間に弾性部材４３を配置することによって、これらの型が配線基板１に対して直接接触することがなくなるので、前記押圧跡の形成を抑制し、前記配線基板の品質劣化を抑制することができる。
【００４４】
なお、弾性部材４３は、上述のような作用効果を奏するものであれば如何なる部材でも良く、例えば汎用の樹脂材を用いることができる。但し、加圧によって変形しないような強度を有することが必要であり、シリコーン樹脂や、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂などのエステル系樹脂等を用いることができる。その他、合成ゴム材や天然ゴム材等を用いることもできる。
【００４５】
また、図５に示すように、本実施形態においては、配線基板１と弾性部材４３との間に膜体４４を介在させている。弾性部材４３を、例えば上述したようなシリコーン樹脂等から構成した場合、弾性部材４３が配線基板１と直接接触すると、弾性部材４３の表面に吸着した元素及び物質等が配線基板１に移行し、配線基板１の品質を劣化させてしまう場合がある。したがって、配線基板１と弾性部材４３との間に膜体４４を介在させることによって、上述した不利益を解消することができる。
【００４６】
なお、膜体４４としては、表面状態が安定であり、かつ配線基板１に対して押圧痕を形成しないような硬さのものであることが必要である。したがって、例えばＰＥＴフィルム、特に白ＰＥＴフィルムや、紙、不織布などから構成することができる。
【００４７】
次に、具体的な製造方法のプロセスについて説明する。最初に、上型４１及び下型４２間に弾性部材４３及び膜体４４を介して配線基板１を配置する。具体的には、配線基板１の、反りを修正すべき箇所（本実施形態では、半導体素子搭載領域１０Ａ）に膜体４４及び弾性部材４３を順次載置する。
【００４８】
次いで、上型４１及び下型４２を必要に応じて最大で８０℃程度まで加熱した後、図示しないプレス機で上型４１を下方に向けて移動させ、下型４２と圧接する。すると、図６に示すように、配線基板１の反りは、前記プレス機の、上型４１及び下型４２を介した圧力負荷によって修正され、平坦化される。
【００４９】
なお、圧力負荷、すなわち前記プレス機によるプレス圧力は、例えば１０ｋｇ／ｃｍ２〜１００ｋｇ／ｃｍ２の範囲とすることができる。
【００５０】
なお、上型４１及び下型４２は可能な限り加熱しないことが好ましい。上型４１及び下型４２を加熱すると、この加熱に起因した応力が配線基板１中に残存し、経時的な反り発生の原因となる場合がある。上型４１及び下型４２の加熱は、配線基板１を押圧した際に破損の危険があるような場合に、配線基板１の加熱を通じて弾性を付与し、その破損を回避するために行うものである。
【００５１】
また、上述した操作の説明では、一軸のプレス機を想定しているため、上型４１のみを下方に移動させて配線基板１を押圧するようにしているが、下型４２のみを上方に移動させて押圧するようにすることもできる。さらに、二軸のプレス機を用いたような場合は、上型４１及び下型４２を配線基板１に向けて同時に移動させて押圧するようにすることもできる。
【実施例】
【００５２】
図５に示すような方法を用いて配線基板の反りの修正を行った。なお、使用した配線基板は、図１〜４に示すような構成の厚さ約１ｍｍの樹脂製配線基板であり、これを常温において、約２０ｋｇ／ｃｍ２の圧力で加圧（押圧）した。これにより、加圧前の配線基板の反り量が３３．１μｍであったのに対し、加圧後の反り量は１７．４μｍにまで減少しており、反り量が修正されていることが確認された。すなわち、本発明の方法によって、樹脂性配線基板の反り量を改善できることが判明した。
【００５３】
なお、上述した反り量は、Solvision社製、Ｎａｎｏ３Ｄなる装置を用いて測定した。
【００５４】
以上、本発明を具体例を挙げながら詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【００５５】
例えば、上記具体例では、配線基板１に対してピン３９を設け、いわゆるＰＧＡタイプの配線基板とした場合について説明しているが、ピン３９の代わりにはんだボールを設け、いわゆるＢＧＡタイプの配線基板とすることもできる。
【００５６】
また、上記具体例からも明らかなように、本発明はコア層の少なくとも一方の主面上において導体層と樹脂絶縁層とがそれぞれ少なくとも１層積層されてなる、いわゆる樹脂製配線基板の場合を前提としているが、前記樹脂性配線基板以外の、例えばセラミック基板の反り修正においても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施形態における配線基板の平面図である。
【図２】同じく、実施形態における配線基板の平面図である。
【図３】図１及び２に示す配線基板をＩ−Ｉ線に沿って切った場合の断面の一部を拡大して示す図である。
【図４】図１及び２に示す配線基板をＩＩ−ＩＩ線に沿って切った場合の断面の一部を拡大して示す図である。
【図５】本実施形態における製造方法を説明するための概略図である。
【図６】本実施形態における配線基板の反り修正の様子を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  配線基板
１０Ａ  金属バンプの形成領域
３９  ピン（外部端子）
３９Ａ  ピン（外部端子）の形成領域
３９Ｂ  ピン（外部端子）の形成領域から内方に位置する配線基板の略中心部領域
４１  上型
４２  下型
４３  弾性部材
４４  膜体
【図１】
0004673388.tif 000002
【図２】
0004673388.tif 000003
【図３】
0004673388.tif 000004
【図４】
0004673388.tif 000005
【図５】
0004673388.tif 000006
【図６】
0004673388.tif 000007