(57)【要約】【課題】  第１の接続パッドとこれに電気的に接続される半導体素子とを半田バンプを介して良好に接続することが可能なコンデンサ素子付きの配線基板を提供すること。【解決手段】  第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃに第１の半田ペースト２１を印刷した後、第１の半田ペースト２１中の半田粉末を加熱溶融させて第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃに半田バンプ６を溶着し、次に第２の接続パッド５ａ，５ｂに半田バンプ６よりも融点の高い半田粉末を含有する第２の半田ペースト２２を印刷した後、第２の半田ペースト２２上にコンデンサ素子７を載置するとともに第２の半田ペースト２２中の半田粉末を加熱溶融させて第２の接続パッド５ａ，５ｂ上にコンデンサ素子７を半田８を介して接続する。【選択図】  図２
2005158891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に半導体素子が電気的に接続される第１の接続パッドおよび下面にコンデンサ素子が電気的に接続される第２の接続パッドが形成された絶縁基板の前記第１の接続パッドに半田バンプが溶着されているとともに、前記第２の接続パッドに前記半田バンプよりも融点が高い半田を介して前記コンデンサ素子が接続された配線基板の製造方法であって、前記第１の接続パッドに前記半田バンプとなる第１の半田ペーストを印刷した後、該第１の半田ペースト中の半田粉末を加熱溶融させて前記第１の接続パッドに前記半田バンプを溶着する工程と、前記第２の接続パッドに前記半田となる第２の半田ペーストを印刷した後、該第２の半田ペースト上に前記コンデンサ素子を載置するとともに前記第２の半田ペースト中の半田粉末を加熱溶融させて前記第２の接続パッド上に前記コンデンサ素子を前記半田を介して接続する工程とを具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記第１の接続パッドに前記半田バンプを溶着した後に前記半田バンプの表面をフラックスにより被覆し、その後前記第２の半田ペースト中の半田粉末を加熱溶融させる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、半導体素子等を搭載するために用いられる配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体集積回路素子等の半導体素子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が複数層積層された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が配設されている。配線導体には半導体素子に接地電位を供給するための接地用の配線導体と、電源電位を供給するための電源用の配線導体と、半導体素子との間で信号の入出力を行なうための信号用の配線導体とがある。また、絶縁基板の上面中央部には半導体素子の電極が半田バンプを介して接続される接地用や電源用、信号用の第１の接続パッドが複数形成されており、これらの第１の接続パッドはそれぞれ対応する配線導体に電気的に接続されている。なお、これらの第１の接続パッドには半導体素子との電気的な接続を容易なものとするために半田バンプが予め溶着されている。さらに、近時の高集積化および高速化した半導体素子を搭載する配線基板においては、例えば絶縁基板の下面中央部に接地用の配線導体や電源用の配線導体に電気的に接続された複数対の第２の接続パッドが形成されており、これらの第２の接続パッドにはセラミックチップコンデンサ等のコンデンサ素子が接地用の配線導体と電源用の配線導体との間に電気的に接続されるようにして半田を介して接続されている。このコンデンサ素子は、接地用の配線導体と電源用の配線導体との間に電気的に接続されることにより接地電位や電源電位の変動を抑制して半導体素子の誤動作を防止するためのデカップリングコンデンサとして機能する。
【０００３】
ところで、このようなコンデンサ素子付きの配線基板において、コンデンサ素子を第２の接続パッドに接続する半田としては、第１の接続パッドに溶着された半田バンプよりも融点の高い半田が使用されている。これは第１の接続パッドに半導体素子を接続する際に、コンデンサ素子を接続する半田を溶融させることなくコンデンサ素子をしっかりと固定した状態で半導体素子の電極と第１の接続パッドとを半田バンプを介して良好に接続させることを可能とするためである。また、このようなコンデンサ素子付きの配線基板において絶縁基板の下面中央部に設けた第２の接続パッドにコンデンサ素子を接続するとともに絶縁基板の上面に設けた第１の接続パッドに半田バンプを溶着させるには、絶縁基板をその下面側が上になるようにして印刷用のテーブルに載置した状態で絶縁基板の下面中央部に設けた第２の接続パッド上に半田ペーストを印刷し、次にその半田ペースト上にコンデンサ素子を載置するとともに半田ペースト中の半田を加熱溶融させてコンデンサ素子と第２の接続パッドとを半田を介して接続し、次にコンデンサ素子が接続された絶縁基板をコンデンサ素子が下になるようにして印刷用のテーブル上に載置した状態で第１の接続パッド上に半田バンプ用の半田ペーストを印刷した後、コンデンサ素子を接続する半田の融点より低い温度で半田ペースト中の半田を加熱溶融させて第１の接続パッドに半田バンプを形成する製造方法が採用されている。
【特許文献１】特開２００２−２０４０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなコンデンサ素子付きの配線基板の製造方法によれば、絶縁基板の下面中央部に設けた第２の接続パッドにコンデンサ素子を接続した後、絶縁基板の上面中央部に形成された第１の接続パッドに半田ペーストを印刷する際に、絶縁基板ががたついたりコンデンサ素子が印刷テーブルに接触して傷ついたり破壊されたりすることを防止するために、印刷用のテーブルの絶縁基板下面中央部に対応する位置にコンデンサ素子を収容可能な凹部を形成しておき、コンデンサ素子をテーブルから浮かした状態で印刷する方法が採用されている。
【０００５】
しかしながら、近時の配線基板への薄型化の要求に伴い、絶縁基板も厚みが０．５〜１ｍｍ程度と薄型化しており、そのため絶縁基板が外力により撓みやすいものとなってきている。そして、このように薄型化した絶縁基板に従来の製造方法を用いて絶縁基板の下面中央部にコンデンサ素子を接続するとともに絶縁基板の上面中央部に半田バンプを溶着すると、絶縁基板の上面中央部に形成された第１の接続パッドに半田ペーストを印刷する際に、印刷用のテーブルに設けられた凹部に対応する部位において絶縁基板が印刷の圧力によって撓んでしまい、そのため第１の接続パッドの全てに均一に半田ペーストを印刷することができず、得られる半田バンプの大きさに大きなばらつきが発生してしまう。その結果、得られる配線基板において、第１の接続パッドと半導体素子の電極とを半田バンプを介して良好に接続することが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題に鑑み案出されたものであり、その目的は半導体素子が電気的に接続される第１の接続パッドに溶着された半田バンプの大きさに大きなばらつきがなく、第１の接続パッドに半導体素子の電極を半田バンプを介して良好に接続することが可能なコンデンサ素子付きの配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の配線基板の製造方法は、上面に半導体素子が電気的に接続される第１の接続パッドおよび下面にコンデンサ素子が接続される第２の接続パッドが形成された絶縁基板の前記第１の接続パッドに半田バンプが溶着されているとともに前記第２の接続パッドに前記半田バンプよりも融点が高い半田を介して前記コンデンサ素子が接続された配線基板の製造方法であって、前記第１の接続パッドに前記半田バンプとなる第１の半田ペーストを印刷した後、該第１の半田ペースト中の半田粉末を加熱溶融させて前記第１の接続パッドに前記半田バンプを溶着する工程と、前記第２の接続パッドに前記半田となる第２の半田ペーストを印刷した後、該第２の半田ペースト上に前記コンデンサ素子を載置するとともに前記第２の半田ペースト中の半田粉末を加熱溶融させて前記第２の接続パッド上に前記コンデンサ素子を前記半田を介して接続する工程とを具備することを特徴とするものである。
【０００８】
さらに本発明は、第２の半田ペースト中の半田粉末を加熱溶融させる際に、前記半田バンプの表面をフラックスにより被覆しておくことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の配線基板の製造方法によれば、絶縁基板の下面にコンデンサ素子を接続する前に、絶縁基板の上面の半導体素子が電気的に接続される第１の接続パッドに半田バンプ形成用の第１の半田ペーストを印刷することから、第１の半田ペーストを印刷する際に絶縁基板を撓ませることなく、第１の接続パッドの全てに第１の半田ペーストを均一に印刷することができ、その結果、第１の接続パッドに均一な大きさの半田バンプを有し、その半田バンプを介して第１の接続パッドに半導体素子の電極を良好に接続することが可能なコンデンサ素子付きの配線基板を提供することができる。
【００１０】
また、第２の半田ペースト中の半田粉末を加熱溶融させる際に、半田バンプの表面をフラックスにより被覆しておくと、第２の半田ペースト中の半田粉末を加熱溶融させる際における半田バンプの酸化および変形を有効に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明のコンデンサ素子付き配線基板の製造方法を添付の図面に基づき説明する。図１は、本発明の製造方法により製作されるコンデンサ素子付き配線基板の一例を示す断面図であり、図中、１は絶縁板１ａおよび絶縁層１ｂから成る絶縁基板、２ａ，２ｂ，２ｃはそれぞれ接地用，電源用，信号用の第１の接続パッド、３ａ，３ｂ，３ｃはそれぞれ接地用，電源用，信号用の外部接続端子、４ａ，４ｂ，４ｃはそれぞれ接地用，電源用，信号用の配線導体、５ａ，５ｂは第２の接続パッド、６は半田バンプ、７コンデンサ素子、８は半田である。
【００１２】
なお、本例では、ガラス織物に熱硬化性樹脂を含浸させて成る絶縁板１ａの上下面に熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂを３層ずつ積層して絶縁基板１を形成しており、最表層の絶縁層１ｂはソルダーレジスト層である。また、絶縁基板１の上面中央部にはそれぞれ半導体素子の電極が電気的に接続される接地用，電源用，信号用の第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃが形成されているとともに絶縁基板１の下面外周部にはそれぞれ外部電気回路基板に電気的に接続される接地用，電源用，信号用の外部接続端子３ａ，３ｂ，３ｃが形成されており、絶縁基板１の上面から下面にかけてはそれぞれ対応する第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃと外部接続端子３ａ，３ｂ，３ｃとを互いに電気的に接続する接地用，電源用，信号用の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃが配設されている。また、絶縁基板１の下面の中央部には接地用の配線導体４ａ，電源用の配線導体４ｂに電気的に接続された第２の接続パッド５ａ，５ｂが配設されている。そして、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃには半田バンプ６が溶着されており、第２の接続パッド５ａ，５ｂにはコンデンサ素子７が半田８を介して接続されている。
【００１３】
絶縁板１ａは、本例の配線基板の芯体となる部材であり、例えばガラス繊維束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り、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０．１〜１ｍｍ程度の複数の貫通孔９を有している。そして、その上下面および各貫通孔９の内面には配線導体４ａ，４ｂ，４ｃの一部が被着されており、上下面の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃが貫通孔９を介して電気的に接続されている。
【００１４】
このような絶縁板１ａは、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁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、絶縁板１ａ上下面の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃは、絶縁板１ａ用の絶縁シートの上下全面に厚みが３〜５０μｍ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９内面の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃは、絶縁板１ａに貫通孔９を設けた後に、この貫通孔９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３〜５０μｍ程度の銅めっき膜を析出させることにより形成される。
【００１５】
さらに、絶縁板１ａは、その貫通孔９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１０が充填されている。樹脂柱１０は、貫通孔９を塞ぐことにより貫通孔９の直上および直下に配線導体４ａ，４ｂ，４ｃおよび各絶縁層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９内にスクリーン印刷法により充填し、そ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１０を含む絶縁板１ａの上下面に絶縁層１ｂがそれぞれ３層ずつ積層されている。
【００１６】
絶縁板１ａの上下面に積層された各絶縁層１ｂは、それぞれの厚みが２０〜６０μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が３０〜１００μｍ程度の複数の貫通孔１１を有している。これらの各絶縁層１ｂは、配線導体４ａ，４ｂ，４ｃ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る。そして、上層の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃと下層の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃとを貫通孔１１を介して電気的に接続することにより高密度配線が立体的に形成可能となっている。このような各絶縁層１ｂは、厚みが２０〜６０μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂の絶縁フィルムを絶縁板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貫通孔１１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の表面および貫通孔１１内に被着された配線導体４ａ，４ｂ，４ｃは、各絶縁層１ｂを形成する毎に各絶縁層１ｂの表面および貫通孔１１内に５〜５０μｍ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。
【００１７】
また、絶縁基板１の上面に形成された第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃならびに絶縁基板１の下面に形成された外部接続端子３ａ，３ｂ，３ｃおよび第２の接続パッド５ａ，５ｂは、厚みが３〜５０μｍ程度の銅めっき膜から成り、それぞれ対応する配線導体４ａ，４ｂ，４ｃに電気的に接続されている。そして、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃは半導体素子を接続するための端子として、外部接続端子３ａ，３ｂ，３ｃは外部電気回路に接続するための端子として、第２の接続パッド５ａ，５ｂはコンデンサ素子７を接続するための端子としてそれぞれ機能する。このような第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃおよび外部接続端子３ａ，３ｂ，３ｃ，第２の接続パッド５ａ，５ｂは、絶縁層１ｂの表面に公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法により銅めっき膜を所定のパターンに被着させることにより形成される。なお、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃには半田バンプ６が溶着されており、第２の接続パッド５ａ，５ｂにはコンデンサ素子７が半田８を介して接続されている。
【００１８】
また、絶縁基板１の上面から下面にかけて配設された接地用，電源用，信号用の各配線導体４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞれ半導体素子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、接地用および電源用の配線導体４ａ，４ｂであれば、広面積の導体パターンを含んでおり、信号用の配線導体４ｃであれば、細い帯状の導体パターンを含んでいる。そして、接地用および電源用の配線導体４ａ，４ｂは、半導体素子に接地電位や電源電位を供給するための導体として機能するとともに信号用の配線導体４ｃを電磁的に遮蔽するシールドとしても機能し、信号用の配線導体４ｃは、半導体素子に信号の出し入れを行なうための導体として機能する。また、例えは接地用の配線導体４ａや電源用の配線導体４ｂと信号用の配線導体４ｃとが絶縁層１ｂを挟んで対向することにより信号用の配線導体４ｃに所定の特性インピーダンスが付与される。
【００１９】
第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃの表面に溶着された半田バンプ６は、例えば鉛−錫合金から成り、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃと半導体素子とを接続するための接続部材として機能する。そして、半導体素子の電極を半田バンプ６に接触させた状態で半田バンプ６を溶融させることにより第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃと半導体素子の電極とが半田バンプ６を介して電気的に接続されることとなる。このように半田バンプ６を第２の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃに予め溶着させておくことにより第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃへの半導体素子の接続の作業性が極めて良好なものとなる。
【００２０】
また、第２の接続パッド５ａ，５ｂに半田８を介して接続されたコンデンサ素子７は、一般的にはセラミックチップコンデンサであり、その両端に一対の電極を有している。このコンデンサ素子７は、いわゆるデカップリングコンデンサとして機能し、一方の電極が接地用の第２の接続パッド５ａに接続されており、他方の電極が電源用の第２の接続パッド５ｂに接続されている。そして、第２の接続パッド５ａ，５ｂを介して接地用の配線導体４ａや電源用の配線導体４ｂに電荷を供給することによって接地および電源電位の変動を抑えることが可能となっている。なお、コンデンサ素子７を第２の接続パッド５ａ，５ｂに接続している半田８は例えば錫−銀−銅合金から成り、半田バンプ６よりも融点が高い。このようにコンデンサ素子７を第２の接続パッド５ａ，５ｂに接続している半田８の融点が半田バンプ６の融点よりも高いことから、半導体素子を第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃに半田バンプ６を介して接続する際に、半田バンプ６の融点以上でかつ半田８の融点未満の温度に加熱して半田バンプ６のみを溶融させることによりコンデンサ素子７を第２の接続パッド５ａ，５ｂにしっかりと固定した状態で半導体素子を接続することが可能となる。
【００２１】
次に、上述のコンデンサ素子付きの配線基板を本発明の製造方法に従って製造する場合の例を説明する。
【００２２】
まず、図２（ａ）に示すように、絶縁基板１の上面に形成した第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃ上に鉛−錫合金から成る半田粉末とフラックスとを含有する第１の半田ペースト２１を印刷する。なお、半田ペースト２１の印刷は、メタルマスクを用いたスクリーン印刷により行なう。このとき、絶縁基板１の下面にはコンデンサ素子７が接続されていないので、絶縁基板１に撓みを発生させることなく、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃの全てに第１の半田ペースト２１を均一に印刷することができる。
【００２３】
次に、図２（ｂ）に示すように、第１の半田ペースト２１中の半田粉末を加熱溶融させた後、常温に冷却することにより第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃ上に第１の半田ペースト２１中の半田粉末が溶融した後に固化して形成された半田バンプ６を溶着する。このとき、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃの全てに第１の半田ペースト２１が均一に印刷されていることから、均一な大きさの半田バンプ６を形成することができる。
【００２４】
次に、図２（ｃ）に示すように、半田バンプ６の表面をフラックス３１で被覆する。このように半田バンプ６の表面をフラックス３１で被覆しておくことによって、後述するように第２の接続パッド５ａ，５ｂにコンデンサ素子７を半田８を介して接続する際に、半田バンプ６が熱により酸化および変形するのを有効に防止することができる。半田バンプ６の表面をフラックス３１で被覆するには、半田バンプ６を溶着した際に付着したフラックスを一旦除去した後、新たに絶縁基板１の上面中央部にペースト状のフラックス３１をスクリーン印刷により半田バンプ６を覆うように印刷すればよい。フラックス３１を新たに印刷するのは、活性の高いフラックスにより半田バンプ６を覆った方が半田バンプ６の熱による酸化および変形を防止する効果が高いためである。なお、半田バンプ６の酸化や変形を考慮する必要がない場合には、半田バンプ６の表面をフラックス３１で被覆することは必ずしも必要ではない。
【００２５】
次に、図２（ｄ）に示すように、絶縁基板１を上下さかさまにするとともに絶縁基板１の下面に形成した第２の接続パッド５ａ，５ｂ上に半田バンプ６よりも融点の高い半田粉末を含有する第２の半田ペースト２２を印刷した後、印刷された半田ペースト２２の上にコンデンサ素子７を載置する。なお、第２の半田ペースト２２の印刷は、第１の半田ペースト２１の場合と同様に、メタルマスクを用いたスクリーン印刷により行なう。このとき、印刷用のテーブルには、半田バンプ６が形成された絶縁基板１の中央部に対応する位置に半田バンプ６を収容可能な凹部を設けておく。それにより絶縁基板１の中央部が印刷用のテーブルから浮いた状態で印刷されるので印刷時に絶縁基板１が撓むが、印刷された第２の半田ペースト２２の印刷量に絶縁基板１の撓みに起因するばらつきがあったとしても、コンデンサ素子７は小さく、かつ電極が少ないので、第２の半田ペースト２２上に問題なく載置することができる。
【００２６】
次に、図２（ｅ）に示すように、コンデンサ素子７が載置された第２の半田ペースト２２中の半田粉末を加熱溶融させた後、常温に冷却することにより第２の半田ペースト２２中の半田粉末が溶融した後に固化して形成された半田８を介してコンデンサ素子７を第２の接続パッド５ａ，５ｂに接続する。このとき、半田バンプ６の表面がフラックス３１で被覆されていると、第２の半田ペースト２２中の半田粉末を溶融させる際に半田バンプ６に熱が加えられても、半田バンプ６はその表面がフラックス３１で保護されていることから、半田バンプ６が熱により酸化および変形することを有効に防止することができる。そして、最後に、残存するフラックス３１を除去することによって均一な大きさの半田バンプ６を有するコンデンサ素子付きの配線基板が完成する。
【００２７】
かくして、本発明の配線基板の製造方法によれば、均一な大きさの半田バンプ６を有し、その半田バンプ６を介して第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃに半導体素子の電極を良好に接続することが可能なコンデンサ素子付きの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の形態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ることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の製造方法により製造される配線基板の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の配線基板の製造方法を説明するための工程毎の断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：絶縁基板
２ａ，２ｂ，２ｃ：第１の接続パッド
５ａ，５ｂ：第２の接続パッド
６：半田バンプ
７：コンデンサ素子
８：半田
２１：第１の半田ペースト
２２：第２の半田ペースト
３１：フラックス
【図１】
2005158891.tif 000003
【図２】
2005158891.tif 000004