(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を実装する基板上に設けられた電極にはんだ合金をプリコートする方法であって、
前記基板上のレジスト開口部であって電極（４）が配列されている領域（３）に、はんだ粉とビヒクル成分とを含有するペースト材料を供給し、
前記基板上のレジスト開口部であって前記領域（３）以外の領域（５）には、はんだ粉を含有せず、ビヒクル成分からなるペースト材料を供給し、
しかる後、前記基板を加熱して前記はんだ粉を溶融することにより、
前記電極（４）にはんだ合金をプリコートすることを特徴とする、基板上の電極にはんだ合金をプリコートする方法。
【請求項２】
請求項１に記載する、はんだ合金をプリコートする方法であって、
前記基板が合成樹脂基板であることを特徴とする、基板上の電極にはんだ合金をプリコートする方法。
【請求項３】
請求項１に記載する、はんだ合金をプリコートする方法であって、
前記基板が半導体ウエハであることを特徴とする、基板上の電極にはんだ合金をプリコートする方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載する、はんだ合金をプリコートする方法であって、前記ビヒクル成分が、コロホニ或いはカルボキシル基を有する合成樹脂を主成分としていることを特徴とする、基板上の電極にはんだ合金をプリコートする方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を実装する半導体実装用基板に、はんだをプリコートする方法に関するもので、特に、多数の突起状端子をもつ集積度の高い半導体素子を直接基板上の電極に接続するための、半導体実装用基板（パッケージを構成するインターポーザ基板[再配線基板]、あるいは半導体ウエハ等）に、はんだをプリコートする方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子を回路基板などの実装基板に搭載するには、チップから導出した複数のリード先端を実装基板上の配線パターンに電気的に接続するリードフレーム法、あるいは、半導体素子を直接実装基板に搭載し、金線を用いてワイヤボンディングにより電気的に接続する方法等がとられていた。
しかしながら、近年、半導体素子の集積度向上に伴い、高密度実装化が進むと、実装作業が困難な従来のリードフレームやワイヤボンディング法から、インターポーザ基板（再配線用樹脂基板）を用いた実装方法に変わってきた。
すなわち、携帯電話やデジカメなど、小型・薄型・軽量・高性能化の要求か著しい電子機器では、さらなる高密度実装が望まれ、その実現のため、MCP（Multi Chip  Package）やSiP（System in Package）といったパッケージが使用されるようになった。
【０００３】
例えば、マイコン、メモリ、ＡＳＩＣなどの複数チップを垂直方向に組み合わせ1パッケージ化するなどの方法がとられている。
このようなチップ複合型のパッケージに使われるインターポーザ基板は、パッケージ内の半導体素子の電極配列を、対応する電子機器のマザーボードに実装できるよう、拡大再配列して配線する役割を担うことから、再配線基板とも呼ばれる。
他の高密度実装基板として、半導体チップの回路パターンを備えた半導体ウエハが挙げられる。
当然のことではあるが、回路の集積度の増大から、上記の再配線基板や半導体ウエハに施される電極のピッチは著しく微細化されており、その微細化密度は、益々高まる傾向にある。
【０００４】
上記の様な再配線基板あるいは半導体ウエハ等の半導体実装基板は、半導体などの電子部品を接合する電極に、予めはんだをコーティング（プリコート）する必要がある。
なお、半導体素子を半導体実装基板の電極に直接接続する方法については、例えば下記の特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平７−３３５６９４号公報  また、本出願人は、ダミー電極を用いて上記の再配置基板にはんだを高品質にプリコートする方法を、下記の特許出願で提案している。
【０００５】
［特願２００７−１３３３９７号］
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した半導体実装基板の微細化された電極部位に、はんだ合金を高品質(接合部の信頼性を確保して)に、かつ、定量的(供給量にバラツキがなく)に、その上、安価に供給しなければならないが、その方法が問題となる。
【０００７】
従来、再配線基板などの半導体実装基板へ、はんだ合金を供給するには、次の方法がとられていた。
（１）コンタクト印刷法  （２）ボール搭載法  （３）はんだ粉付着法（ＳＪ工法）  （４）メッキ法
しかしながら、上記各方法には次のような問題点がある。
【０００８】
まず（１）のコンタクト印刷法では、基板にはんだペースト材料を転写により塗布するため、印刷パターンを形成するためのマスクを基板にコンタクトさせている。その場合、印刷用の版材としてメタルマスクが用いられるが、メタルマスクに形成できる電極間ピッチは、精々０．２〜０．５ｍｍ位であり、上記の高精細な半導体実装基板には適用できないという問題がある。
【０００９】
次に（２）のボール搭載法では、真空吸着によりハンダボールを保持する保持ヘッドによって、ハンダボールの貯留部から基板の直上までハンダボールを運び、保持ヘッドからハンダボールを基板上に供給する。  
【００１０】
この場合、一様な大きさに製造できるボールの径が８０μｍ程度であり、要求される電極間ピッチの４０μｍ程度に比して遙かに大きいため、微細化された上記基板には適用できない。  
【００１１】
また（３）のはんだ粉付着法（ＳＪ工法）は、はんだ粉を粘着材を介して電極上に付着させ、溶融させて電極上にはんだ合金を設ける方法であるが、十分な量のはんだ合金を形成できないため、信頼性の高い接合部を形成できなかった。
【００１２】
さらに（４）のメッキ法についても、無電解メッキでは、十分なはんだ合金量を得られず、また電解メッキでは、各電極に電圧を印加するための配線を別途設ける必要があり、微細化に適していない。
【００１３】
上記のように、従来の方法では、電極間ピッチが微細化されている実装基板上に、高品質にはんだをプリコートすることが難しかった。
上記の問題点のほか、さらに、はんだペースト材料の溶融時の振る舞いについて、次のような課題がある。
【００１４】
すなわち、図３に示す半導体実装基板１において、ソルダーレジスト開口部（辺の電極４が配置されている領域３と電極配置のないコーナー部７の領域５）の全面に従来のハンダ組成物(はんだ粉とビヒクル［ペースト］からなるはんだペースト材料)を供給し、リフローではんだを加熱・溶融した場合、コーナー７端の電極に付着するはんだ量が過多となり、その結果、隣接する電極同士が短絡するという問題があった。
図４Ａ，Ｂの写真は、この様子を示すもので、ソルダーレジスト開口部のコーナー部７の端部の電極４Ｔには、はんだ量が過多に付着し、盛り上がっていることが解る。
このような現象が起きる理由は、下記のように説明できる。
【００１５】
すなわち、コーナー部７には電極が配置されていないので、その部分に供給されたはんだ粉を含むペースト材料は、リフロ―で加熱・溶融の際，はんだ粉か端部電極４Ｔによって取り込まれ、該電極のはんだ量が過多になるのである。
それならば、電極配置のないコーナー部７には前記ペースト材料を供給しなければよいではないか、と素朴に考えられるところ、実際には、この場合も次のような問題がある。
すなわち、リフローで加熱・溶融して前記電極にハンダをプリコートする際、コーナー部７に前記ペースト材料がない場合には、コーナー７の方向へ、はんだ組成物が流出し、その結果図５Ｃの写真のように、ハンダ組成物が流出した近傍の電極（囲み線部）がハンダ不足となる。
上記現象を概念図で示すと図６（Ａ〜Ｅ）のようになる。さらに、図７（Ａ〜Ｄ）は、リフローで加熱溶融過程を示す写真であり、左方向のコーナー部７に向かって、ハンダ粒子が流れて行く様子が観察できる。
上述したように、図３のコーナー部７を含むソルダレジスト開口部全面８にはんだ組成物１３を供給した場合は端部の電極４Ｔがはんだ過多になり、コーナー部７を除く電極配置領域３のみにはんだ組成物１３を供給した場合は端部の電極４Ｔがはんだ不足になり、何れの場合も実用には耐えない。
上記のコーナー端の電極が、はんだ過多あるいは不足の状態になるのは、はんだ組成物の加熱による拡散現象に起因すると考えられる。
一般に、はんだペースト材料（はんだ組成物）は、はんだ合金から成るはんだ粉（Ａ）とビヒクル（Ｂ）と呼ばれるペースト成分とから構成されている。
従来のはんだペーストは、はんだ粉（Ａ）が９０ｗｔ％、ビヒクル（Ｂ）が１０ｗｔ％の割合で構成されており、はんだ粉の中にビヒクル（Ｂ）が包まれている形態である。
はんだ粉（Ａ）としては、軟質ハンダ合金が使用され、例えば、Zn、Sn，Cd、Biなどの低融点金属を主成分として、これに機械的強度を高める目的でCu、Al、Sbなどの金属が少量添加されている。
ビヒクル（Ｂ）としては、ロジン（松やに）、レジン（合成樹脂）等の樹脂成分のほか、添加物として、有機酸（例えば、マロン酸またはコハク酸等）、チクソ剤、耐酸化剤等を、溶剤に混ぜて構成する。
上記の構成のはんだペースト材料を、コーナー部７を含むソルダレジスト開口部全面８に供給した場合は、端部の電極４Ｔにコーナー部７に供給されたはんだ粉が引き寄せられる。
【００１６】
換言すれば、はんだ粉が端部電極に向かって拡散する。
【００１７】
一方、電極配置領域３のみに、はんだペーストを供給した場合は、端部の電極に供給されたはんだペーストが該ペーストの存在しないコーナ部７に拡散する。この場合は、ビヒクル（Ｂ）成分がまず拡散し、それに伴ってはんだ粉が拡散するため、端部の電極がはんだ不足になる。
本願の発明者等は、上記現象を分析し、コーナー部７を含むソルダレジスト開口部全面８にペースト材料を供給しても、端部の電極４Ｔがはんだ過多またははんだ不足にならないような、高品質なはんだプリコートができないものかと、鋭意研究を重ねた。
【００１８】
その結果、２種類のペースト材料、つまり、はんだ粉を含まないペースト材料１３と、はんだ粉を含むペースト材料１４とを用いることにより、上記問題を見事に解決したのである。
【００１９】
さて、ここで、本明細書及び特許請求の範囲で使用する次のことば、すなわち、「ソルダーレジスト開口部」、「電極が配列されている領域」、および「電極が配列されていない領域」につき、図３を用いて説明し、それらの言葉（文節）の定義としたい。
【００２０】
図３に示すように、略正方形の基板１の各辺に電極４が配列されているとする。実装基板１の１１の部分はソルダーレジストが塗布されている部分、つまり、ソルダーレジストが開口されていない部分である。網目部は、ソルダーレジストが開口されている部分（もちろんコーナー部分7も含んでいる）であり、そこには電極４が配列されている領域３と、電極４が配列されていない領域５（ここではコーナー部分７）がある。本願でいう「ソルダーレジスト開口部」とは、このように電極４が配列されている領域３と配列されていない領域５の両領域からなる部分と定義する。
【００２１】
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたもので、電子部品を高密度に実装する再配線基板や半導体ウエハ等の基板上の微細化された電極に、はんだ合金を高品質(接合部の信頼性を確保して)に、かつ、定量的(供給量にバラツキがなく)に、さらに、安価に供給する方法を提案するものである。  
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、
電子部品を実装する基板上に設けられた電極にはんだ合金をプリコートする方法であって、
前記基板上の電極が設けられている領域に、はんだ粉とビヒクル成分とを含有するペースト材料を供給し、
該領域と隣接する電極が設けられていない領域には、はんだ粉を含有せず、前記ビヒクル成分からなるペースト材料を供給し、
しかる後、前記基板を加熱して前記はんだ粉を溶融することにより、
前記電極にはんだ合金をプリコートすることを特徴とする、基板上の電極にはんだ合金をプリコートする方法である。
本願発明の第２の態様は、
第１の態様に記載の基板上に、はんだ合金をプリコートする方法であって、前記基板が合成樹脂基板であることを特徴とする。
本発明の第３の態様は、
第１の態様に記載の基板上に、はんだ合金をプリコートする方法であっ前記基板が半導体ウエハであることを特徴とする。
本願発明の第４の態様は、前記ビヒクル成分が
コロホニ或いはカルボキシル基を有する合成樹脂を主成分としていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
上記第１の態様の発明によれば、はんだペースト材料として、はんだ粉を含有するものと、しないものとの、２種類を用意し、前者を電極が設けられている部位（領域）に、後者を電極が設けられていない部位（領域）に、それぞれ供給しているから、その後の加熱・溶融の際、ペースト材料の拡散がおこらず、電極配置のない部位（領域）端の電極にも高品質なはんだプリコートをすることができる。
すなわち、前記基板上の電極が設けられている部位（領域）と、これに隣接する電極が設けられていない部位（領域）とに、同一の成分からなるビヒクル（ペースト成分）が存在するので、それらは互いに牽制しあって相互に拡散しないため、端部電極のはんだ粉がビヒクルと共に電極のない部位に流れ出し端部電極のはんだが不足する、という現象がおきないのである。
また、電極が設けられていない部位（領域）に存在するペースト材料には、はんだ粉が含有されていないから、はんだ粉が端部の電極に取り込まれて端部電極に過剰にはんだが付着することもない。
【００２４】
上記のように、本願発明の第１の態様によれば、基板上の各電極に略定量のハンダがプリコートされるので、特定の電極に過多のハンダ量が付着したり逆にハンダ不足になることもない。
【００２５】
本願発明の第２の態様によれば、前記基板が樹脂基板であることを特徴としているので、前述の合成樹脂インターポーザ基板（再配線基板）に広く利用できる。
本発明の第３の態様によれば、前記基板が半導体ウエハであることを特徴としているので、半導体チップを高密度に実装するウエハに適用できその効果は顕著である。
本発明の第４の態様によれば、前記ペースト材料がコロホニ或いはカルボキシル基を有する合成樹脂を主成分としているから、はんだ合金の溶融温度等に合わせて調整が容易であり、また隣接するペースト成分（ビヒクル）同士の相互拡散を抑制し、高品質なはんだプリコートができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
【００２７】
図１は、本発明の対象となる再配線基板１の一例であり、形状は略正方形である。
図１に示すように、電極４は基板１の各辺に配置されている。
各コーナ部位７には、電極は設けられてない。なお、場合によっては、コーナ部位７には、基板１に実装される半導体素子との位置合わせ用のアライメントマークが形成される場合がある。
【００２８】
ここで、各辺のコーナ部位７には電極４が設けられていないので、当該部位には、はんだ粉を除いた、ビヒクル成分からなるペースト材料１３をマスキング材料として供給した。
【００２９】
また、電極４が配列されている部位（領域）３には、一様に、はんだ粉を３０Wｔ％含んでいるペースト材料１４を供給した。
【００３０】
上記はんだ粉としては、合金組成が（Sn96.5-Ag3.0-Cu0.5)からなるはんだ合金を使用した。
【００３１】
ペースト材料１３，１４の供給は、シルクマスクを用いたスクリーン印刷法により行なった。
なお、電極間隔ｔは８０μｍ、電極幅ｗは約４０μｍ、電極長さLは２００μｍである。
【００３２】
なお、ペースト材料１３，１４の供給順序は、原則的にはどちらを先にしてもよいが、通常は、はんだ粉を含まないペースト材料１４を先に供給し、その後、はんだ粉を含むペースト材料１３を供給する。
上記実施例の結果では、コーナー７側の、端部の電極４Tとその他の電極４とを比較して、プリコートされたはんだ量に大きな違いはなく、基板に実装された半導体素子との接合は高品質で問題ない結果が得られることが解った。この状態を図４C,４Dに示す。
【００３３】
はんだ粉を含有するペースト材料としては、例えばロジンを主成分とする材料に、はんだ粉を混合したものを用いる。混合するはんだ粉の量は、必要とされるはんだプリコートの体積に合わせて調整する。
また、前記ビヒクル成分として、コロホニ或いはカルボキシル基を有する合成樹脂を主成分とするものを用いれば、はんだ合金の溶融温度等に合わせた調整が容易であり、さらに隣接するペースト成分（ビヒクル成分）同士の相互拡散を抑制し、高品質なはんだプリコートができるという効果がある。
【００３４】
一方、比較のため、上記実施例の基板において、電極のないコーナー部位７に、本発明の、はんだ粉を除いたペースト材料を供給せず、従来と同じはんだ粉を含んだペースト材料のみを、電極が設けられている各辺に供給した場合、下記の状態であった。
【００３５】
すなわち、リフローで加熱・はんだ溶融した際にペースト材料が、四隅（コーナー）７に流れだし、各辺の端部の電極４Tがはんだ不足となり、半導体素子との接合ができない状態であった。
【００３６】
また、四隅（各コーナー７）にもペースト材料１４が行き届くように供給した場合は、端部の電極４Tがはんだ過剰となり、盛り上がるという現象が起こった。さらに、はんだ量が極端に過剰になり、半導体素子と接合の際、半導体素子の隣接する端子同士が短絡するという不良が生じた。
この状態を図４A,４Bに示す。
【００３７】
上述した実施例１から明らかなように、本願発明の第１の態様の有効性が明らか確認された。
【００３８】
図２は第２実施例で使用する基板を示す。この場合、基板はシリコンウエハである。シリコンウエハでは、各チップの外周部に１〜３列の電極が配置され、また中央部に複数の電極が配置される場合がある。図２は、丸型の電極が使用され、２列の外周電極４１と中心部の電極４０が配置されている例である。
【００３９】
なお、図２では、５の領域が、電極が配置されていない領域となる。
上記、丸型電極の径は５０μｍΦ、電極間ピッチは８０μｍである。
また、電極の構成はCu/Ni/Auであり、各層の厚さは、それぞれ、５μｍ／５μｍ／０．１μｍであり、電解メッキ法により形成される。
なお、各層の厚さは、基板の種類により適宜調整されることは言うまでもなく、例えば、Au層は0.03〜0.3μｍの間で調整される。
さて、図２の基板において、電極が配置されている部分（斜線部分）３には、はんだ粉を含むペースト材料（はんだ粉とビヒクル成分とからなる）１３を供給し、電極が配置されていない部分５には、はんだ粉を含まないペースト材料（ビヒクル成分）１４を供給した。
【００４０】
上記のはんだ粉を含むペースト材料１３のはんだ含有量は、２５Wt％であり、供給後リフロー炉により、ピーク温度２４０度ではんだを溶融し、電極上にプリコートした。
【００４１】
このようにして本発明を実施した結果、実施例１と同様に、電極上にプリコートされたはんだ量は略均一であり、基板に実装された半導体素子との接合は高品質で問題のない結果が得られた。
【００４２】
一方、比較のため、図２の電極が配置されていない領域５に、本発明の、はんだ粉を除いたペースト材料ではなく、はんだ粉を含有したペースト材料を供給した場合は、下記の不都合が生じた。
【００４３】
すなわち、リフローで加熱・はんだ溶融させた際にペースト材料が端部の電極に流れだし、電極に付着したはんだ量が異常に多くなっていた。
【００４４】
また、はんだ含有量を少なくして上記と同様の供給をしてみたが、こんどは必要とするはんだ量（必要平均はんだ厚さ）が得られなかった。
上述した実施例２から明らかなように、本願発明の有効性が実施例１と同様に確認された。
本発明の第２、第３の態様は、何れも、本発明の第１の態様において、対象とする基板を、再配線基板等の樹脂基板あるいは半導体ウエハに規定したものである。
しかしながら、本発明は、上記規定に限定されるものではなく、電子部品を実装できる基板であれば、幅広く適用できることはいうまでもない。
【００４５】
本発明の第４の態様は、前記ペースト材料をコロホニ或いはカルボキシル基を有する合成樹脂を主成分とすることに規定したものである。
【００４６】
しかし、本発明は、上記規定に限定されるものではなく、種々なペースト材料を組み合わせても良いことは勿論である。
【００４７】
さらに本願発明で使用される軟質ハンダ合金は、先に述べたような組成のものを広く使用でき、特定の組成を限定するものではないが、鉛フリーであることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
上述したように、本願発明によれば、電子部品実装基板の各電極に略定量のハンダがプリコートされるので、特定の電極に過多のはんだ量が付着したり逆にはんだ不足になることもなく、高品質なハンダプリコートができる。
【００４９】
また、本願発明は、インターポーザ基板（再配線基板）等の樹脂基板あるいは半導体ウエハ基板等に広く応用でき、その産業上の利用価値は高く、本発明の利用は、電子部品の実装密度の向上に伴い、今後、飛躍的に増加するものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施例で使用する基板の説明図。
【図２】本発明の第２実施例を使用する基板の説明図。
【図３】従来の問題点を説明する説明図。
【図４】（Ａ，Ｂ）従来の問題点を示す写真。（Ｃ，Ｄ）本発明の効果を示す写真。
【図５】従来の問題点を説明する写真。
【図６】従来の問題点を説明する説明図。
【図７】従来の問題点を説明する写真。
【符号の説明】
【００５１】
１  電子部品（半導体）実装基板
３  基板上の電極が配置されている領域（部位）
４、４０，４１  基板に配置された電極
４Ｔ  基板上のコーナー7の端部にある電極
５  基板上の電極が配置されていない領域（部位）
７  ソルダーレジスト開口部コーナー
１１  ソルダーレジストが開口されていない部分
１３  はんだ粉を含むペースト材料
１４  はんだ粉を含まないペースト材料
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図２】
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