(57)【要約】  導体回路を形成した配線基板に対し、その表面にソルダーレジスト層を設けると共に、そのソルダーレジスト層に設けた開口部から露出する前記導体回路の一部を導体パッドとして形成し、その導体パッド上に電子部品を実装するための半田バンプを形成してなるプリント配線板において、ソルダーレジスト層に設けた開口部のピッチが２００μｍ以下の挟ピッチ構造でも、半田バンプ径Ｗと、開口部の開口径Ｄとの比（Ｗ／Ｄ）を、１．０５〜１．７とすることによって、接続信頼性および絶縁信頼性が向上する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体回路を形成した配線基板に対し、その表面にソルダーレジスト層を設けると共に、そのソルダーレジスト層に設けた開口部から露出する導体回路の一部を、電子部品を実装するための導体パッドとして形成し、その導体パッド上に半田バンプを形成してなるプリント配線板において、
前記導体パッドは、２００μｍ以下のピッチで配設され、
前記半田バンプ径Ｗと、前記ソルダーレジスト層に設けた開口部の開口径Ｄとの比（Ｗ／Ｄ）が、１．０５〜１．７の範囲であることを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
導体回路を形成した配線基板に対し、その表面にソルダーレジスト層を設けると共に、そのソルダーレジスト層に設けた開口部から露出する前記導体回路の一部を、電子部品を実装するための導体パッドとして形成し、その導体パッド上に半田バンプを形成し、その半田バンプを介して電子部品を実装し、その電子部品とソルダーレジスト層との間をアンダーフィルによって樹脂封止してなるプリント基板において、
前記導体パッドは、２００μｍ以下のピッチで配設され、
前記半田バンプ径Ｗと、前記ソルダーレジスト層に設けた開口部の開口径Ｄとの比（Ｗ／Ｄ）が、１．０５〜１．７の範囲であることを特徴とするプリント配線板。
【請求項３】
前記Ｗ／Ｄは、１．０５〜１．５であることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線板。
【請求項４】
前記開口部は、その上面における開口径Ｄ１が、底面における開口径Ｄ２よりも大きいテーパ形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリント配線板。
【請求項５】
前記開口部において、Ｄ１−Ｄ２＝５〜２０μｍであることを特徴とする請求項４に記載のプリント配線板。
【請求項６】
前記ソルダーレジスト層の表面は、少なくとも電子部品実装領域において平坦化処理が施されてなることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線板。
【請求項７】
前記ソルダーレジスト層の平坦化された表面は、さらに粗化処理が施されてなることを特徴とする請求項６に記載のプリント配線板。
【請求項８】
前記ソルダーレジスト層の平坦化された表面は、最大表面粗さが０．８〜３．０μｍであることを特徴とする請求項６に記載のプリント配線板。
【請求項９】
前記ソルダーレジスト層の粗化された表面は、その表面粗さが前記平坦化された表面の最大表面粗さよりも小さく、かつ算術平均粗さ（Ｒａ）で０．２〜０．５μｍであることを特徴とする請求項８に記載のプリント配線板。
【請求項１０】
前記導体パッドは、最外層に位置する層間樹脂絶縁層に設けた開口内にめっき導体を充填してなるフィルドビアの形態に形成され、前記層間樹脂絶縁層表面から露出するフィルドビア表面の凹凸量は、層間樹脂絶縁層上に形成される導体回路の厚みに対して−５μｍ〜＋５μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表層にコンデンサやＩＣなどの電子部品を実装するためのプリント配線板に係り、詳しくは、電子部品を実装するための半田バンプの狭ピッチ化に適合したプリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣチップ等の半導体素子をプリント配線板上に実装する場合、先ず、プリント配線板上に形成された半導体素子実装用パッド（以下、単に「導体パッド」という）に対して半田バンプを形成することが行われる。導体パッドの一部はソルダーレジスト層で覆われていて、導体パッドの中心部のみが露出している。このような導体パッドに対して半田バンプを形成するには、先ず、半田ペースト印刷機にプリント配線板をセットし、次いで、プリント配線板にメタルマスクやプラスティックマスク等の半田印刷用マスク（プリント配線板に形成されている導体パッドに対応して印刷用開口部が設けられている）を積層するとともに、プリント配線板に形成されたアライメントマークと印刷用マスクのアライメントマークとの位置合わせを行う。
そして、導体パッドに半田ペーストを印刷し、印刷用マスクをプリント配線板上から取り外した後、プリント配線板をリフロー装置にセットしてリフロー処理を行うことによって、導体パッド上に半田バンプが形成される（特開平１１−４０９０８号公報参照）。
しかしながら、前述した従来技術には、次のような問題点があった。即ち、半田バンプの形状が導体パッド表面を底面とした半円形状であるので、ソルダーレジスト層に設けた開口の側壁と半田バンプとの間に隙間が残ってしまうということである。このような隙間があると、隙間にフラックス残渣や洗浄液残渣が残りやすいので、導体パッドのピッチが２００μｍ以下となるプリント配線板では絶縁信頼性が低下しやすい。また、そのような残渣は、密着力低下の原因となるため、ソルダーレジストとアンダーフィルとの剥離が発生しやすくなるので、接続信頼性が低下する。さらに、アンダーフィルの充填が難しくなるため、大きなＩＣチップを搭載しようとすると、アンダーフィル材にボイドが入りやすくなり、接続信頼性や絶縁信頼性を低下させてしまう。
そこで、本発明の目的は、従来技術が抱える上記問題点を解決して、導体パッドのピッチが２００μｍ以下であるような挟ピッチ構造でも、接続信頼性および絶縁信頼性に優れたプリント配線板を提案することにある。
【発明の開示】
【０００３】
本発明者らは、上記目的の実現のために鋭意研究を重ねた結果、ソルダーレジスト層に設けた開口部から露出する導体パッド上に設けた半田バンプの直径（以下、「半田バンプ径」という）と、開口部の開口径との比が所定の範囲内にある場合に、半田バンプとＩＣチップ等の電子部品との間の接続信頼性およびを絶縁信頼性を向上させることができることを知見し、そのような知見に基づいて、以下のような内容を要旨構成とする本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
（１）導体回路を形成した配線基板に対し、その表面にソルダーレジスト層を設けると共に、そのソルダーレジスト層に設けた開口部から露出する導体回路の一部を、電子部品を実装するための導体パッドとして形成し、その導体パッド上に半田バンプを形成してなるプリント配線板において、
前記導体パッドは、２００μｍ以下のピッチで配設され、
前記半田バンプ径Ｗと、前記ソルダーレジスト層に設けた開口部の開口径Ｄとの比（Ｗ／Ｄ）が、１．０５〜１．７の範囲であることを特徴とするプリント配線板である。
また、本発明は
（２）  導体回路を形成した配線基板に対し、その表面にソルダーレジスト層を設けると共に、そのソルダーレジスト層に設けた開口部から露出する前記導体回路の一部を、電子部品を実装するための導体パッドとして形成し、その導体パッド上に半田バンプを形成し、その半田バンプを介して電子部品を実装し、その電子部品とソルダーレジスト層との間をアンダーフィルによって樹脂封止してなるプリント基板において、
前記導体パッドは、２００μｍ以下のピッチで配設され、
前記半田バンプ径Ｗと、前記ソルダーレジスト層に設けた開口部の開口径Ｄとの比（Ｗ／Ｄ）が、１．０５〜１．７の範囲であることを特徴とするプリント配線板である。
本発明において、半田バンプ径Ｗと、ソルダーレジスト層に設けた開口部の開口径Ｄとの比（Ｗ／Ｄ）は、１．０５〜１．５の範囲とすることが望ましい。
また、本発明において、ソルダーレジスト層に設けた開口部は、その上面における開口径Ｄ１が、底面における開口径Ｄ２よりも大きいテーパ形状に形成することが望ましく、さらに、Ｄ１−Ｄ２＝５〜２０μｍとなるようにテーパ形状を変えることができる。
また、本発明において、ソルダーレジスト層の表面は、少なくとも電子部品実装領域において平坦化処理を施すことができ、その平坦化された表面は最大表面粗さが０．８〜３．０μｍとすることが望ましい。
また、本発明において、平坦化処理したソルダーレジスト層の表面を、さらに粗化処理を施こすことができ、その粗化処理されたソルダーレジスト層の表面は、平坦化された表面の最大表面粗さよりも小さく、かつ算術平均粗さ（Ｒａ）で０．２〜０．５μｍとすることが望ましい。
さらに、本発明においては、ソルダーレジスト層に設けた開口部から露出する導体回路の一部として規定される導体パッドは、めっき導体が最外層に位置する層間樹脂絶縁層に設けた開口内に完全に充填されたフィルドビアの形態に形成され、その層間樹脂絶縁層表面から露出するフィルドビア表面の凹凸量は、層間樹脂絶縁層上に形成される導体回路の厚みに対して−５μｍ〜＋５μｍであることが望ましい。
なお、本発明において、「導体パッド」とは、ソルダーレジスト層に設けた開口部から露出する導体回路の一部として規定されるが、その導体回路は、例えば接続パッドの形態や、バイアホール（めっき導体が樹脂絶縁層に設けた開口内に完全に充填されたフィルドビアを含む）の形態やバイアホールとバイアホールに接続する導体回路の形態に形成することができるので、広い意味では、接続パッドやバイアホールを含んだ導体回路の一部として規定される。
また、本発明において「半田バンプ径」とは、ソルダーレジスト層表面から突出している半田バンプを水平断面で輪切りにした場合に、表れる円の直径または楕円の長径のうちの最大値のことを意味する。
また、本発明において、ソルダーレジスト層に設けた開口の「開口径（Ｄ）」とは、開口側壁がテーパ形状をなしていない場合には、開口の「直径」を意味し、開口側壁がテーパ形状をなしている場合には、ソルダーレジスト層表面に表れる開口の直径（開口上部の直径）を意味する。
また、本発明において、「最大表面粗さ」とは、図８に概略的に示すように、電子部品実装領域において、導体パッド上または導体回路上のソルダーレジスト層の高さと、隣接する導体パッド非形成部または導体回路非形成部のソルダーレジスト層の高さとの差Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５・・・・の中の最大値を意味する。
さらに、「算術平均粗さ」とは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１で規定された算術平均粗さ（Ｒａ）のことを意味する。
本発明によれば、導体パッドを２００μｍ以下のピッチで設けると共に、半田バンプ径Ｗと、ソルダーレジスト層に設けた開口部の開口径Ｄとの比（Ｗ／Ｄ）を、１．０５〜１．７の範囲とすることによって、半田バンプとソルダーレジスト層の開口部側壁との間に隙間ができにくくなるため、半田バンプとソルダーレジスト層との間にフラックス残渣や洗浄残渣が残りにくくなり、残渣起因による絶縁抵抗の低下防止やアンダーフィルの剥離防止が可能となる。その結果、絶縁信頼性や接続信頼性が向上する。
また、ソルダーレジスト層に設けた開口部の側壁をテーパ形状に形成することによって、開口部周縁で半田バンプの形状が極端に変化しないので、応力が集中しにくくなる。その結果、接続信頼性が向上する。
また、ソルダーレジスト層表面を平坦化処理して、ある程度の平坦性を確保することによって、応力が大きくかかる部分のソルダーレジスト層の体積を増やすことができ、応力が集中しやすくなるような屈曲部がなくなるので、ソルダーレジスト層の耐ヒートサイクル性が向上する。
また、ソルダーレジスト層の平坦化した表面をさらに粗化処理して粗化面を形成することによって、ソルダーレジスト層表面とアンダーフィルとの間の密着性を向上させることができる。特に、粗化面を形成することによって、アンダーフィルの濡れ性がよくなり、半田バンプとソルダーレジスト層との境界部分などの袋小路の狭い部分にもアンダーフィルを充填できるので、接続信頼性が向上する。
さらに、導体パッドをフィルドビアの形態に形成し、最外側の層間樹脂絶縁層表面から露出するフィルドビア表面の凹凸量を、層間樹脂絶縁層上に形成される導体回路の厚みに対して−５μｍ〜＋５μｍとすることによって、フィルドビアと半田ボールの接点を多くして、半田バンプを形成する際の濡れ性を向上させることができるので、バンプ内へのボイドの巻き込みや、バンプの未搭載（ミッシングバンプ）を少なくすることができると共に、ファイン化に適合しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明にかかるプリント配線板の断面図である。
図２は、図１に示すプリント配線板にＩＣチップを実装し、ドータボードに載置した状態を示す断面図である。
図３Ａ〜３Ｃは、プリント配線板上に半田バンプを形成する工程を説明する図である。
図４Ａ〜４Ｂは、半田ボール搭載装置の構成を示す概略図である。
図５Ａは、プリント配線板の位置決めを説明するための概略図、図５Ｂは、搭載筒への半田ボールの供給を説明するための概略図である。
図６Ａは、搭載筒による半田ボールの集合を説明するための概略図、図６Ｂは、搭載筒による半田ボールの集合、誘導を説明するための概略図である。
図７Ａは、半田ボールの接続パッド上への落下を説明するための概略図、図７Ｂは、吸着ボール除去筒による半田ボールの除去を説明するための概略図である。
図８は、ソルダーレジスト層表面の最大粗さを説明するための概略図である。
図９は、本発明における半田バンプ径（Ｗ）とソルダーレジスト層開口径（Ｄ）との関係を説明するための概略図である。
図１０Ａは、ソルダーレジスト層開口が断面矩形である場合の半田バンプとソルダーレジスト層表面との境界付近のバンプ形状を説明するための概略図であり、図１０Ｂは、ソルダーレジスト層開口が断面台形である場合の半田バンプとソルダーレジスト層表面との境界付近のバンプ形状を説明するための概略図である。
図１１Ａ〜１１Ｂは、接続パッドとしてのフィルドビア表面の凹凸を説明するための概略図である。
図１２Ａ〜１２Ｂは、接続パッド領域を説明するための概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明のプリント配線板の一実施形態は、図９に示すように、配線基板の最外層に形成したソルダーレジスト層（ＳＲ層）に開口部を設け、その開口部から露出する導体回路の一部を、電子部品実装のための導体パッドとして形成し、その導体パッドが２００μｍ以下のピッチで配設されると共に、その導体パッド上に形成される半田バンプは、開口部内に完全に充填された形態で配設され、さらに、半田バンプ径Ｗと開口部の開口径Ｄとの比（Ｗ／Ｄ）が、１．０５〜１．７であることを特徴とする。
本発明の位置実施形態において、ソルダーレジスト層に設けた開口部内に半田バンプを形成するには、従来のようなマスクを用いた印刷法ではなく、後述するするような、微細径を有する半田ボールをボール整列用マスクの開口部を介して接続パッド上に落下させるような新規な方法および装置を用いて行われることが望ましい。
まず、新規な半田ボール搭載方法および装置を用いて製造する本発明にかかるプリント配線板について、その一実施形態の構成を図１および図２を参照して説明する。
図１は、プリント配線板１０の断面図を示し、図２は、図１に示すプリント配線板１０にＩＣチップ９０を取り付け、ドータボード９４へ載置した状態を示している。図１に示すようにプリント配線板１０では、コア基板３０の両面に導体回路３４が形成され、それらの導体回路はスルーホール３６を介して電気的に接続されている。
更に、コア基板３０の導体回路３４の上に層間樹脂絶縁層５０を介して導体回路層を形成する導体回路５８が形成されている。この導体回路５８は、バイアホール６０を介して導体回路３４に接続されている。導体回路５８の上に層間樹脂絶縁層１５０を介して導体回路１５８が形成されている。この導体回路１５８は、層間樹脂絶縁層１５０に形成されたバイアホール１６０を介して導体回路５８に接続されている。
ソルダーレジスト層７０は、導体回路１５８およびバイアホール１６０を被覆して形成され、該ソルダーレジスト層７０に設けた開口７１にニッケルめっき層７２および金めっき層７４を形成することによって、接続パッド７５が形成されている。上面の接続パッド７５上には半田バンプ７８Ｕが、下面の接続パッド７５上にはＢＧＡ（ボールグリッドアレー）７８Ｄが形成されている。
図２に示すように、プリント配線板１０の上面側の半田バンプ７８Ｕは、ＩＣチップ９０の電極９２に接続されて、ＩＣ実装プリント配線板を構成し、このＩＣ実装プリント配線板は、その下面側に設けたＢＧＡ７８Ｄを介してドータボード９４のランド９６に接続されている。
本発明の一実施形態において、ソルダーレジスト層の表面は、少なくとも電子部品実装領域において平坦化処理を施すことが望ましい。ソルダーレジスト層と半田バンプは、熱膨張係数が異なるので、熱変化により、半田バンプとソルダーレジスト層との境界近傍では収縮・膨張を繰り返す。ソルダーレジスト層表面に大きな凹凸が存在する、即ち、平坦度が小さい場合には、半田バンプ近傍のソルダーレジスト層の体積が少ないので、破壊しやすくなるのである。そこで、ソルダーレジスト層表面の平坦度をある程度小さくすることによって、応力が大きくかかる部分のソルダーレジスト層の体積を増やすことができるので、応力が集中しやすくなるような屈曲部を少なくして、耐ヒートサイクル性を向上させることができるからである。
前記ソルダーレジスト層の平坦化された表面は、最大表面粗さが０．８〜３．０μｍとすることが望ましい。
その理由は、最大表面粗さが０．８〜３．０μｍの範囲内では、導体パッド付近のソルダーレジストにクラックが生じにくかったり、アンダーフィル内に空気（ボイド）を巻き込んだりしないからである。この結果、絶縁信頼性や接続信頼性が向上する。
また、本発明の一実施形態において、平坦化処理したソルダーレジスト層の表面を、さらに粗化処理を施こすことが望ましい。ある程度平坦化したソルダーレジスト層表面に粗化処理を施して、平坦化した表面よりも更に小さい凹凸を形成させることによって、アンダーフィルの濡れ性を向上させることができるため、ソルダーレジスト層と半田バンプとの境界近傍の狭い隙間部分にもアンダーフィルを充填でき、接続信頼性が向上するからである。
前記粗化処理されたソルダーレジスト層の表面は、平坦化された表面の最大表面粗さよりも小さく、かつ算術平均粗さ（Ｒａ）で０．２〜０．５μｍとすることが望ましい。
その理由は、算術平均粗さ（Ｒａ）を０．２〜０．５μｍの範囲内とすることで、アンダーフィルとの密着性を高めたり、ソルダーレジスト表面にフラックス残渣や洗浄残渣が残りにくいからである。その結果、絶縁信頼性や接続信頼性が向上する。
また、本発明の一実施形態において、ソルダーレジスト層に設ける開口は、図１０Ａ〜１０Ｂに示すように、断面が矩形であっても、台形であってもよい。特に、断面が台形である場合には、開口端にテーパが付与された形態であるため、開口内に充填された半田バンプの部分と、開口の外側に露出する半田バンプの部分が滑らかに連続することになり、ソルダーレジスト層との境界付近での半田バンプの屈曲部が小さくなる、即ち、半田バンプの形状がソルダーレジスト層との境界部分で極端に変化しないので、応力が集中しにくなる。その結果、半田バンプが破壊されにくくなり、接続信頼性が向上する。
さらに、上面における開口径をＤ１とし、底面における開口径をＤ２とした時、Ｄ１−Ｄ２が５〜２０μｍとなるような台形であることが望ましい。Ｄ１−Ｄ２がそのような範囲内にある場合に、ＩＣチップとプリント配線板の熱膨張係数差による応力が集中しないため、接続信頼性が向上するし、隣接する半田バンプ間の絶縁性を確保できる。また、マイグレーションも発生し難いからである。
また、図１および図２から分かるように、上面に設けた接続パッド７５のうち、中央に位置する２つの接続パッドは、バイアホール１６０直上のランドの形態に形成され、それらに隣接する２つの接続パッドは、バイアホール１６０のランドに隣接するパッドの形態に形成され、さらに、左右両端に位置する２つの接続パッドは、導体回路１５８の配線パターンの一部からなるパッドの形態に形成され、これらの接続パッド上に半田バンプが形成されている。
同様に、下面の接続パッド７５のうち、左右両端に位置する２つの接続パッドは、バイアホール１６０直上のランドの形態に形成され、中央に位置する４つの接続パッドは、バイアホール１６０のランドに隣接するパッドの形態に形成されている。
前記半田バンプ７８Ｕが形成される接続パッドとしてのバイアホール１６０は、フィルドビアであることが好ましく、層間樹脂絶縁層１５０表面から露出するフィルドビア表面の凹凸量は、図１１Ａ〜１１Ｂに示すように、導体回路１５８の導体厚みに対して、−５〜＋５μｍの範囲が望ましい。その理由は、フィルドビア表面の凹み量が５μｍを超える（−５μｍ）と、半田ボールとフィルドビアからなる接続パッドの接点が少なくなるので、半田バンプを形成する際に濡れ性が悪くなり、バンプ内にボイドを巻き込んだり、未搭載（ミッシングバンプ）になりやすくなるからである。一方、フィルドビア表面の凸量が５μｍを超える（＋５μｍ）と、導体回路１５８の厚みが大きくなるので、ファイン化に適合しなくなるからである。
なお、本発明における「電子部品実装領域」とは、接続パッドや、フィルドビアなどの電子部品を実装するための導体パッドが形成された領域（以下、単に「接続パッド領域」という）にほぼ相当する。
例えば、図１２Ａは、格子状配列された接続パッドのうち、最外周の接続パッドのすべてが、矩形の各辺に沿って配列された実施形態を示し、図１２Ｂは、格子状配列された接続パッドのうち、最外周の接続パッドの一部が、矩形の各辺に沿って配列されていないような実施形態を示しているが、いずれの場合にも、接続パッド領域を矩形とした場合には、最外周の接続パッドを含んだ、すべての接続パッドを囲んだ領域の面積が最小となるように決められた矩形領域のことを「接続パッド領域」という。
図３Ａ〜３Ｃは、プリント配線板１０上に半田バンプを形成する工程を説明する図である。
まず、プリント配線板１０の上面側のソルダーレジスト層７０に設けた開口７１に形成した導体パッド、即ち、接続パッド７５を被覆するフラックス層８０を印刷法によって形成する（図３Ａ参照）。
次に、プリント配線板１０の上面側の接続パッド７５上に後述する半田ボール搭載装置を用いて微少な半田ボール７８ｓ（例えば日立金属社製またはタムラ社製）を搭載する（図３Ｂ参照）。このような半田ボールは、直径が４０〜２００μｍφ未満であることが望ましい。直径が４０μｍφ未満では、半田ボールが軽すぎるため接続パッド上に落下しない。一方、２００μｍφ以上になると逆に重すぎるため筒部材内に半田ボールを集合させることができず、半田ボールが載っていない接続パッドが存在するようになるためである。ファイン化対応のためには、直径が８０μｍφ以下の半田ボールが望ましい。
その後、プリント配線板１０の下面側の接続パッド７５上に、例えば、特許１９７５４２９号に記載されているような吸着ヘッドを用いて、通常径（２５０μｍ）の半田ボール７８Ｌを吸着して載置する（図３Ｃ参照）。
次いで、リフロー炉で過熱し、図１に示すようにプリント配線板１０の上面側に６０〜２００μｍピッチで半田バンプ７８Ｕを、例えば５００〜３０，０００個、下面側に２ｍｍピッチでＢＧＡ７８Ｄを、例えば２５０個形成する。
半田バンプのピッチは、即ち、接続パッドのピッチであり、この接続パッドのピッチが６０μｍ未満となると、そのピッチに適した半田ボールを製造するのが困難になるからである。一方、接続パッドのピッチが２００μｍを越えると、挟ピッチ化対応のプリント配線板を得ることができないからである。
更に、図２に示すように、リフローにより半田バンプ７８Ｕを介してＩＣチップ９０を実装することによって、ＩＣ実装プリント配線板１０を形成し、このＩＣ実装プリント配線板１０は、ＢＧＡ７８Ｄを介してドータボード９４に装着される。
次に、上述したプリント配線板の接続パッド上に微少な半田ボール７８ｓを搭載する半田ボール搭載装置について、図４Ａ〜４Ｂを参照して説明する。
図４Ａは、半田ボール搭載装置の構成を示す構成図であり、図４Ｂは、図４Ａの半田ボール搭載装置を矢印Ｂ側から見た矢視図である。
前記半田ボール搭載装置２０は、プリント配線板１０を位置決め保持するＸＹθ吸引テーブル１４と、該ＸＹθ吸引テーブル１４を昇降する上下移動軸１２と、プリント配線板の接続パッド７５に対応する開口を備えるボール整列用マスク１６と、ボール整列用マスク１６上を移動する半田ボールを誘導する搭載筒（筒部材）２４と、搭載筒２４に負圧を与える吸引ボックス２６と、余剰の半田ボールを回収するための半田ボール除去筒６１と、該半田ボール除去筒６１に負圧を与える吸引ボックス６６と、回収した半田ボールを保持する吸着ボール除去吸引装置６８と、ボール整列用マスク１６をクランプするマスククランプ４４と、搭載筒２４及び半田ボール除去筒６１をＸ方向へ送るＸ方向移動軸４０と、Ｘ方向移動軸４０を支持する移動軸支持ガイド４２と、多層プリント配線板１０を撮像するためのアライメントカメラ４６と、搭載筒２４下にある半田ボールの残量を検出する残量検出センサ１８と、残量検出センサ１８により検出された残量に基づき半田ボールを搭載筒２４側へ供給する半田ボール供給装置２２と、を備える。
前記搭載筒２４及び半田ボール除去筒６１は、接続パッド領域の大きさに対応させてＹ方向へ複数並べてある。なお、複数の接続パッド領域に対応した大きさにしてもよい。ここで、Ｙ方向は便宜的であり、Ｘ方向に並べても良い。ＸＹθ吸引テーブル１４は、半田ボールの搭載されるプリント配線板１０を位置決め、吸着、保持、補正する。アライメントカメラ４６は、ＸＹθ吸引テーブル１４上のプリント配線板１０のアライメントマークを検出し、検出された位置に基づき、プリント配線板１０とボール整列用マスク１６との位置が調整される。残量検出センサ１８は光学的な手法により半田ボールの残量を検出する。
引き続き、半田ボール搭載装置２０による半田ボールの搭載工程について図５〜図７を参照して説明する。
（１）プリント配線板の位置認識および補正
図５Ａに示すように、プリント配線板１０のアライメントマーク３４Ｍをアライメントカメラ４６により認識し、ボール整列用マスク１６に対してプリント配線板１０の位置をＸＹθ吸引テーブル１４によって補正する。即ち、ボール整列用マスク１６の開口１６ａがそれぞれプリント配線板１０の接続パッド７５に対応するように位置調整する。なお、ここでは、図示の便宜上、１枚分のプリント配線板１０のみを示しているが、実際には、複数枚のプリント配線板を構成するワークシートサイズのプリント配線板に対して半田ボールが搭載され、半田バンプの形成後に個片の多層プリント配線板に切り分けられる。
（２）半田ボールおよび半田ボールの供給
図５Ｂに示すように、半田ボール供給装置２２から半田ボール７８ｓを搭載筒２４側へ定量供給する。ここで、半田ボールとしては、市販品（例えば日立金属社製）を使ってもよいし、特開２００１−２２６７０５に記載された製造装置および製造方法に従って製造してもよい。
この半田ボールを製造した後、所望する半田ボール径よりも縦および横の寸法が１μｍだけ小さい方形スリット（開口）を有する
金属板（例えば、２５μｍ厚のＮｉ）上に載せ、その上で半田ボールを転動させてスリットから落下させる。これによって、所望とする径より小さな半田ボールが除去される。その後、金属板上に残った半田ボールを、所望する半田ボール径よりも縦および横の寸法が１μｍだけ大きい方形スリットを有する金属板で分級して、スリットから落下してきた半田ボールを回収することで、所望とする直径とほぼ同等な直径を有する半田ボールが得られる。
（３）半田ボールの搭載
図６Ａに示すように、ボール整列用マスク１６の上方に、該ボール整列用マスクとの所定のクリアランス（例えば、ボール径の５０％〜３００％）を保って搭載筒２４を位置させ、その吸引部２４Ｂから空気を吸引することで、搭載筒とプリント配線板間の隙間の流速を５ｍ／ｓｅｃ〜３５ｍ／ｓｅｃにして、当該搭載筒２４の開口部２４Ａ直下のボール整列用マスク１６上に半田ボール７８ｓを集合させる。
その後、図６Ｂおよび図７Ａに示すように、プリント配線板１０のＹ軸沿って並べられた搭載筒２４を、Ｘ方向移動軸４０を介してＸ軸に沿って水平方向へ送る。これにより、ボール整列用マスク１６の上に集合させた半田ボール７８ｓを搭載筒２４の移動に伴い移動させ、ボール整列用マスク１６の開口１６ａを介して、半田ボール７８ｓをプリント配線板１０の接続パッド７５へ落下、搭載させて行く。これにより、半田ボール７８ｓがプリント配線板１０側の全接続パッド上に順次整列される。
（４）半田ボールの除去
図７Ｂに示すように、搭載筒２４により余剰の半田ボール７８ｓをボール整列用マスク１６上に開口１６ａの無い位置まで誘導した後、半田ボール除去筒６１により吸引除去する。
（５）基板の取り出し
ＸＹθ吸引テーブル１４からプリント配線板１０を取り外す。
以上説明したような半田ボール搭載方法および半田ボール搭載装置２０によれば、ボール整列用マスク１６の上方に搭載筒２４を位置させ、該搭載筒２４の上部にある吸引部２４Ｂから空気を吸引することによって、半田ボール７８ｓを集合させ、搭載筒２４を水平方向に移動させることによって、集合させた半田ボール７８ｓをボール整列用マスク１６の上を移動させ、ボール整列用マスク１６の開口１６ａを介して、半田ボール７８ｓをプリント配線板１０の接続パッド７５へ落下させることができる。
このため、微細な半田ボール７８ｓを確実にプリント配線板１０の全ての接続パッド７５に搭載させることができる。また、半田ボール７８ｓを非接触で移動させるため、従来技術のようなスキージを用いた印刷法とは異なり、半田ボールを傷を付けることなく接続パッド７５に搭載でき、半田バンプ７８Ｕの高さを均一にすることができる。
したがって、上述したような方法によれば、ＩＣ等の電子部品の実装性、実装後のヒートサイクル試験、高温・高湿試験等の耐環境試験に優れる。
また、製品の平面度に依存しないので、表面に起伏の多いプリント配線板でも半田ボールを接続パッドに適切に載置させることができる。
また、微少な半田ボールを確実に接続パッド上に載置することができるので、接続パッドのピッチが６０〜２００μｍであり、しかもソルダーレジストの開口径が４０〜１５０μｍであるような挟ピッチ配列のプリント配線板においても、全てのバンプにおいてそれらの高さがほぼ均一な安定した半田バンプを形成することができる。
さらに、吸引力により半田ボールを誘導するため、半田ボールの凝集、付着を防止することができる。更に、搭載筒２４の数を調整することで、種々の大きさのワーク（ワークシートサイズの多層プリント配線板）に対応することができるので、多品種、少量生産にも柔軟に適用することが可能である。
上述したような半田ボール搭載装置では、図４Ｂに示すように搭載筒２４をワーク（ワークシートサイズのプリント配線板）の幅に対応させてＹ方向へ複数並べてあるため、複数の搭載筒２４を、列方向に対して垂直方向（Ｘ方向）へ送るだけで、半田ボールを確実にプリント配線板１０の全ての接続パッド７５に搭載させることができる。
更に、半田ボール除去筒６１によりボール整列用マスク１６上に残った半田ボール７８ｓを回収できるので、余剰の半田ボールが残り、故障等の障害の原因となることがない。
上述したような半田ボール搭載方法および装置を用いてプリント配線板の接続パッド上に搭載された半田ボールは、リフロー処理によって所定の高さを有する半田バンプとなり、そのような半田バンプを介してＩＣチップが基板上に実装されて、本発明にかかるプリント配線板が製造される。
【実施例】
【０００６】
［実施例１］
（１）プリント配線板の作製
出発材料として両面銅張積層板（例えば、日立化成工業株式会社製、商品名「ＭＣＬ−Ｅ−６７」）を用い、この基板に周知の方法でスルーホール導体及び導体回路を形成した。その後、周知の方法（例えば、２０００年６月２０日  日刊工業新聞社発行の「ビルドアップ多層プリント配線板」（高木清著）に記載）により、層間絶縁層と導体回路層とを交互に積層し、最外層の導体回路層において、厚み：２０μｍ、直径（接続パッド径）：１２０μｍ、ピッチ：１５０μｍ、個数：５０×４０（個）（格子状配置）からなるＩＣチップ実装用接続パッド群を１５０ｍｍ２の接続パッド領域内に形成した。
このような接続パッドは、特開２０００−３５７７６２に記載された方法と同様な方法で形成される。
また、接続パッドの大きさ、ピッチ、数、配置を変更する場合は、めっきレジストのパターン（開口径、ピッチ、配置等）を変更することによって行う。
ソルダーレジスト層の形成は、市販のソルダーレジストを用いて以下のような印刷条件のもとでスクリーン印刷を行って、接続パッドを被覆する１５〜２５μｍ厚（接続パッド上での厚さ）のソルダーレジスト層を形成する。
（印刷条件）
ソルダーレジストインク：商品名「ＲＰＺ−１」、日立工業社製
インク粘度：４５±１５Ｐａ・ｓ
スクリーン版：ポリエステル繊維製（１００〜１３０メッシュ）
スキージ速度：１００〜２００ｍｍ／秒
この実施例では、ソルダーレジスト層を厚さ１６μｍに形成した。
その後、ソルダーレジスト開口部のパターン（マスクパターン）が描画されたフォトマスクをソルダーレジスト層に密着させた状態で、１００〜１０００ｍｊの紫外線で露光し、以下のような現像条件のもとで水平型現像装置を用いて現像処理することによって、接続パッド上に直径４０〜１５０μｍの開口を形成する。
（水平型現像装置）
水平型現像装置としては、基板を現像処理ゾーンに搬入し、現像処理ゾーンを搬送するコンベアと、基板の上下に位置し、スプレー噴霧圧力を調整できる複数のスプレーノズルとを備えた水平搬送現像装置を用いる。
（現像条件）
（１）スプレーの種類：スリットノズル（直線状に液を噴霧するノズル）もしくはフルコーンノズル（放射状に液を噴霧するノズル）を用いる。
（２）スプレーの揺動：有・無
（３）使用するスプレー面：上面もしくは下面（基板の上方に位置するスプレーで現像する場合は、開口を形成するソルダーレジスト面を上方に向けて水平型現像装置に搬入する。基板の下方に位置するスプレーで現像する場合は、開口を形成するソルダーレジスト面を下方に向けて水平型現像装置に搬入する。）
（４）スプレー嘖霧圧力：０．０５〜０．３ＭＰａ
（５）現像液：５〜１５ｇ／Ｌの炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）溶液
（６）現像時間：１０〜３００秒
この実施例では、ソルダーレジスト面を下方に向け、下方に位置するスリットノズルを揺動させない状態で、濃度１０ｇ／Ｌの炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）溶液を用いた現像処理によって、直径が８０μｍの開口部（ソルダーレジスト層表面の開口部の直径＝接続パッド上の開口部の直径）を形成した。
（２）半田ボールの搭載
前記（１）において作製したプリント配線板の表面（ＩＣ実装面）に、市販のロジン系フラックスを塗布し、その後、半田ボール搭載装置の吸着テーブルに搭載し、プリント配線板およびボール整列用マスクのアライメントマークをＣＣＤカメラを用いて認識し、プリント配線板とボール整列用マスクとのを位置合わせを行う。
ここで、ボール整列用マスクは、プリント配線板の接続パッドに対応した位置に１００μｍφの開口を有するＮｉ製のメタルマスクを用いた。その他ＳＵＳ製やポリイミド製のボール整列用マスクを用いることも可能である。
なお、ボール整列用マスクに形成する開口径は、使用するボールの径に対して１．１〜１．５倍が好ましく、ボール整列用マスクの厚みは使用する半田ボールの径（直径）の１／２〜３／４が好ましい。
さらに、接続パッド形成領域に対応した大きさ（接続パッド領域に対して１．２〜３倍）で、高さ２００ｍｍの搭載筒を半田ボール径の２倍のクリアランスを保ってメタルマスク（ボール整列用マスク）上に位置させ、その周囲近辺のボール整列用マスク上に半田ボールを搭載する。
この実施例では、Ｓｎ／Ｐｂ半田（Ｓｎ／Ｐｂ＝６３：３７）からなる直径８５μｍの半田ボール（日立金属社製）を搭載した。
半田ボールの材料としてＳｎ／Ｐｂ半田を用いたが、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ等の群から選ばれる少なくとも１種類の金属とＳｎとからなるＰｂフリー半田であってもよい。そして、搭載筒上部より空気を吸引して、搭載筒とプリント配線板間の隙間の流速を５〜３５ｍ／ｓｅｃに調整して、搭載筒内に集合させた。
その後、搭載筒を移動速度１０〜４０ｍｍ／ｓｅｃで移動して半田ボールを転動させ、ボール整列用マスクの開口部から半田ボールを落下させて接続パッド上に半田ボールを搭載した。
（３）半田バンプの形成
さらに、ボール整列用マスクの余分な半田ボールを除去したのち、半田ボール整列用マスクとプリント配線板を半田ボール搭載装置から別個に取り外し、最後に、前記プリント配線板を２３０℃に設定してあるリフローに投入して半田バンプを形成した。
半田バンプの形成後、半田バンプの直径（半田バンプ径）をビーコ社製の「ＷＹＫＯ  ＮＴ−２０００」で測定したところ、８４μｍであった。
（４）ＩＣチップの実装
各半田バンプの直径を測定した後、ＩＣチップを半田バンプを介して実装し、ＩＣチップとソルダーレジスト間に市販のアンダーフィル剤を充填してＩＣ実装プリント配線板を製造した。
［実施例２］
直径１００μｍの半田ボールを搭載した以外は、実施例１と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は、１００μｍであった。
［実施例３］
直径１２０μｍの半田ボールを搭載した以外は、実施例１と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は、１２０μｍであった。
［実施例４］
直径１４０μｍの半田ボールを搭載した以外は、実施例１と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は、１３５μｍであった。
［実施例５］
フルコーンノズルを揺動させない状態で用いた以外は、実施例１と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が８５μｍで、底部開口径が８０μｍであるような台形形状の開口部が形成されたが、半田バンプ径は、実施例１と同様に、８４μｍであった。
これは、半田バンプの体積が、図１０Ｂから分かるように、ソルダーレジスト上に突出した部分が大半を占めるため、ソルダーレジスト開口部の形状には影響されないのではないかと推察される。
また、この実施例では、図１０Ａに示すようなソルダーレジスト層開口が断面矩形の形状である場合と比べて、図１０Ｂに示すようにソルダーレジスト層開口を断面台形とする、即ち、テーパ形状とすることで、半田バンプとソルダーレジスト層表面との境界部分の形状（点線で囲って示す箇所）が異なることがわかる。
［実施例６］
直径が１００μｍの半田ボールを用いたこと以外は、実施例５と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１０５μｍであった。
［実施例７］
直径が１２０μｍの半田ボールを用いたこと以外は、実施例５と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１２８μｍであった。
［実施例８］
直径が１４０μｍの半田ボールを用いたこと以外は、実施例５と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１４５μｍであった。
［実施例９］
フルコーンノズルを揺動させた状態で用い、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例５と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が９０μｍで、底部開口径が８０μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は９４μｍであった。
［実施例１０］
フルコーンノズルを揺動させた状態で用い、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例６と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が９０μｍで、底部開口径が８０μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は１１３μｍであった。
［実施例１１］
フルコーンノズルを揺動させた状態で用い、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例７と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が９０μｍで、底部開口径が８０μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は１３５μｍであった。
［実施例１２］
フルコーンノズルを揺動させた状態で用い、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例８と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が９０μｍで、底部開口径が８０μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は１５５μｍであった。
［実施例１３］
ソルダーレジスト面を上方に向け、上方に位置するフルコーンノズルを揺動させ、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例９と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が１００μｍで、底部開口径が８０μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は１０５μｍであった。
［実施例１４］
ソルダーレジスト面を上方に向け、上方に位置するフルコーンノズルを揺動させ、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例１０と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が１００μｍで、底部開口径が８０μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は１２５μｍであった。
［実施例１５］
ソルダーレジスト面を上方に向け、上方に位置するフルコーンノズルを揺動させ、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例１１と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が１００μｍで、底部開口径が８０μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は１５０μｍであった。
［実施例１６］
ソルダーレジスト面を上方に向け、上方に位置するフルコーンノズルを揺動させ、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例１２と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が１００μｍで、底部開口径が８０μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は１７０μｍであった。
［実施例１７］
接続パッドを形成するためのめっきレジストのパターンを変更し、直径が７０μｍの接続パッドを１００μｍピッチで形成し、ソルダーレジスト層に開口を形成するためのマスクの直径を変更して、開口径が６０μｍの開口部（上部開口径＝底部開口径）を形成し、直径が６３μｍの半田ボールを用いた以外は、実施例１と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は６３μｍであった。
［実施例１８］
直径が７０μｍの半田ボールを用いた以外は、実施例１７と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は７５μｍであった。
［実施例１９］
直径が８０μｍの半田ボールを用いた以外は、実施例１７と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は９０μｍであった。
［実施例２０］
直径が９５μｍの半田ボールを用いた以外は、実施例１７と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１０２μｍであった。
［実施例２１］
実施例１７と同様に接続パッドの大きさを直径が７０μｍ、そのピッチを１００μｍとし、ソルダーレジスト層に開口を形成するためのマスクの直径を変更して、上部開口径が６５μｍ、底部開口径が６０μｍであるような開口部を形成し、直径が６３μｍの半田ボールを用いた以外は、実施例５と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は６８μｍであった。
［実施例２２］
実施例１７と同様に接続パッドの大きさを直径が７０μｍ、そのピッチを１００μｍとし、ソルダーレジスト層に開口を形成するためのマスクの直径を変更して、上部開口径が６５μｍ、底部開口径が６０μｍであるような開口部を形成し、直径が７０μｍの半田ボールを用いた以外は、実施例５と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は８０μｍであった。
［実施例２３］
実施例１７と同様に接続パッドの大きさを直径が７０μｍ、そのピッチを１００μｍとし、ソルダーレジスト層に開口を形成するためのマスクの直径を変更して、上部開口径が６５μｍ、底部開口径が６０μｍであるような開口部を形成し、直径が８０μｍの半田ボールを用いた以外は、実施例５と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は９６μｍであった。
［実施例２４］
実施例１７と同様に接続パッドの大きさを直径が７０μｍ、そのピッチを１００μｍとし、ソルダーレジスト層に開口を形成するためのマスクの直径を変更して、上部開口径が６５μｍ、底部開口径が６０μｍであるような開口部を形成し、直径が９５μｍの半田ボールを用いた以外は、実施例５と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１１０μｍであった。
［実施例２５］
フルコーンノズルを揺動させた状態で用い、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例２１と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が７０μｍで、底部開口径が６０μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は７３μｍであった。
［実施例２６］
フルコーンノズルを揺動させた状態で用い、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例２２と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が７０μｍで、底部開口径が６０μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は８８μｍであった。
［実施例２７］
フルコーンノズルを揺動させた状態で用い、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例２３と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が７０μｍで、底部開口径が６０μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は１０５μｍであった。
［実施例２８］
フルコーンノズルを揺動させた状態で用い、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例２４と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が７０μｍで、底部開口径が６０μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は１２０μｍであった。
［実施例２９］
ソルダーレジスト面を上方に向け、上方に位置するフルコーンノズルを揺動させ、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例２５と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が８０μｍで、底部開口径が６０μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は８４μｍであった。
［実施例３０］
ソルダーレジスト面を上方に向け、上方に位置するフルコーンノズルを揺動させ、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例２６と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が８０μｍで、底部開口径が６０μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は１００μｍであった。
［実施例３１］
ソルダーレジスト面を上方に向け、上方に位置するフルコーンノズルを揺動させ、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例２７と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が８０μｍで、底部開口径が６０μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は１２０μｍであった。
［実施例３２］
ソルダーレジスト面を上方に向け、上方に位置するフルコーンノズルを揺動させ、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例２８と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が８０μｍで、底部開口径が６０μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は１３５μｍであった。
［実施例３３］
接続パッドを形成するためのめっきレジストのパターンを変更し、直径が１５０μｍの接続パッドを１９０μｍピッチで形成し、ソルダーレジスト層に開口を形成するためのマスクの直径を変更して、開口径が１０３μｍの開口部（上部開口径＝底部開口径）を形成し、直径が１０５μｍの半田ボールを用いた以外は、実施例１と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１０８μｍであった。
［実施例３４］
接続パッドを形成するためのめっきレジストのパターンを変更し、直径が７０μｍの接続パッドを１００μｍピッチで形成し、直径が１２５μｍの半田ボールを用いた以外は、実施例３３と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１３０μｍであった。
［実施例３５］
直径が１５５μｍの半田ボールを用いた以外は、実施例３３と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１５５μｍであった。
［実施例３６］
直径が１８０μｍの半田ボールを用いた以外は、実施例３３と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１７５μｍであった。
［実施例３７］
実施例３３と同様に接続パッドの大きさを直径が１５０μｍ、そのピッチを１９０μｍとし、ソルダーレジスト層に開口を形成するためのマスクの直径を変更して、上部開口径が１０８μｍ、底部開口径が１０３μｍであるような開口部を形成し、直径が１０５μｍの半田ボールを用いた以外は、実施例３３と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１１３μｍであった。
［実施例３８］
実施例３３と同様に接続パッドの大きさを直径が１５０μｍ、そのピッチを１９０μｍとし、、ソルダーレジスト層に開口を形成するためのマスクの直径を変更して、上部開口径が１０８μｍ、底部開口径が１０３μｍであるような開口部を形成し、直径が１２５μｍの半田ボールを用いた以外は、実施例３３と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１３５μｍであった。
［実施例３９］
実施例３３と同様に接続パッドの大きさを直径が１５０μｍ、そのピッチを１９０μｍとし、ソルダーレジスト層に開口を形成するためのマスクの直径を変更して、上部開口径が１０８μｍ、底部開口径が１０３μｍであるような開口部を形成し、直径が１５５μｍの半田ボールを用いた以外は、実施例３３と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１６２μｍであった。
［実施例４０］
実施例３３と同様に接続パッドの大きさを直径が１５０μｍ、そのピッチを１９０μｍとし、ソルダーレジスト層に開口を形成するためのマスクの直径を変更して、上部開口径が１０８μｍ、底部開口径が１０３μｍであるような開口部を形成し、直径が１８０μｍの半田ボールを用いた以外は、実施例３３と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１８５μｍであった。
［実施例４１］
フルコーンノズルを揺動させることによって、上部開口径が１１３μｍ、底部開口径が１０３μｍであるような開口部を形成し、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例３７と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１１８μｍであった。
［実施例４２］
フルコーンノズルを揺動させることによって、上部開口径が１１３μｍ、底部開口径が１０３μｍであるような開口部を形成し、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例３８と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１４０μｍであった。
［実施例４３］
フルコーンノズルを揺動させることによって、上部開口径が１１３μｍ、底部開口径が１０３μｍであるような開口部を形成し、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例３９と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１７０μｍであった。
［実施例４４］
フルコーンノズルを揺動させることによって、上部開口径が１１３μｍ、底部開口径が１０３μｍであるような開口部を形成し、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例４０と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１９２μｍであった。
［実施例４５］
ソルダーレジスト面を上方に向け、上方に位置するフルコーンノズルを揺動させ、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例４１と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が１２３μｍで、底部開口径が１０３μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は１２９μｍであった。
［実施例４６］
ソルダーレジスト面を上方に向け、上方に位置するフルコーンノズルを揺動させ、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例４２と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が１２３μｍで、底部開口径が１０３μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は１２９μｍであった。
［実施例４７］
ソルダーレジスト面を上方に向け、上方に位置するフルコーンノズルを揺動させ、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例４３と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が１２３μｍで、底部開口径が１０３μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は１８５μｍであった。
［実施例４８］
ソルダーレジスト面を上方に向け、上方に位置するフルコーンノズルを揺動させ、直径が２μｍ大きい半田ボールを用いた以外は、実施例４４と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、上部開口径が１２３μｍで、底部開口径が１０３μｍであるような台形形状の開口部が形成され、半田バンプ径は２１０μｍであった。
（参考例１）
直径が１６０μｍの半田ボールを使用した以外は、実施例１と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、半田バンプ径は１６０μｍであった。
（参考例２〜４９）
導体パッドの数を３０，０００（接続パッド領域１，２００ｍｍ２）に変更した以外は、実施例１〜４８と同様にしてプリント配線板を製造した。
（比較例）
直径が６０μｍの半田ボールを使用した以外は、実施例１と同様にしてプリント配線板を製造した。その結果、ソルダーレジスト開口部に完全に半田を充填できなかった。
（ヒートサイクル試験）
実施例１〜４８、参考例および比較例にしたがって製造したＩＣ実装プリント配線板において、ＩＣチップを介した特定回路の電気抵抗、即ち、ＩＣ実装プリント配線板のＩＣチップ搭載面とは反対側の面に露出し、かつＩＣチップに導通している一対の接続パッド間の電気抵抗を測定し、その値を初期値とした。その後、それらのＩＣ実装プリント配線板に、温度が８５℃、湿度が８５％の雰囲気に２４時間放置した後、−５５℃×３０分、１２５℃×３０分を１サイクルとし、これを２５００回繰り返して行うヒートサイクル試験を行った。５００サイクル後、７５０サイクル後、１０００サイクル後、１２５０サイクル後、１５００サイクル後の電気抵抗をそれぞれ測定し、初期値との変化率（１００×（測定値−初期値）／初期値（％））を求めた。この試験結果を表１および表２に示した。
なお、変化率が±１０以内の場合には「良品」と評価し、○印で示し、それ以外の場合には「不良品」と評価し、×印で示した。
参考例２〜４９の評価結果は表中に示さなかったが、各参考例と対応する実施例１〜４８と同様であった。
【表１】
2007004658.tif 000002
【表２】
2007004658.tif 000003
このような試験結果から、ソルダーレジストの開口部に半田バンプが完全に充填されている実施例１−４８および参考例は、比較例に比べて接続信頼性が向上している。これは、半田バンプの体積が大きいため、ＩＣチップとプリント配線板間の熱膨張差に起因する応力をより緩和できるためである、あるいはソルダーレジストと半田バンプとの間に隙間がないため、アンダーフィル内にボイドが発生し難い、または、フラックスや洗浄液の残渣がないからと推察される。
さらに、（１）半田バンプ径Ｗとソルダーレジスト開口径Ｄとの比（Ｗ／Ｄ）が、１．０５〜１．７の範囲にある場合、（２）ソルダーレジスト開口が、その上部開口径が底部開口径よりも大きいテーパ形状であり、比（Ｗ／Ｄ）が１．０５〜１．５の範囲にある場合、（３）ソルダーレジスト開口が、その上部開口径が底部開口径よりも大きいテーパ形状であり、比（Ｗ／Ｄ）が１．０５〜１．２５の範囲にある場合、の順で接続信頼性が向上することが認められた。
これは、比（Ｗ／Ｄ）が１を超えると、半田バンプがソルダーレジスト表面を境にして屈曲しやすく（ソルダーレスト層表面から外側に露出している半田バンプの部分：図１０Ａにおいて点線で囲んで示した箇所）、この屈曲部には応力が集中しやすいため、屈曲度合いを小さくしたほうが、接続信頼性が向上すると考えられる。屈曲度合いは、比（Ｗ／Ｄ）と相関があり、比（Ｗ／Ｄ）が１．７以下であると接続信頼性が向上すると推察される。
一方、比（Ｗ／Ｄ）が１．０５未満になると、ソルダーレジスト開口部を半田バンプで確実に充填できない場合が発生するものと思われる。そして、ソルダーレジスト層に設けた開口の形状が、台形形状（ソルダーレジスト開口の上部開口径Ｄ１＞底部開口径Ｄ２）になると、図１０Ｂに示したように、屈曲度合いが小さくなるので、半田バンプが破壊し難くなるものと推察される。
上述したようなソルダーレジスト層開口内を完全に充填した半田バンプでは、半田ボリュームが大きいため、バンプ数（接続パッド数）が２０００〜３００００の半田バンプのような接続パッド領域が大きい（１５０〜１２００ｍｍ２）プリント配線板に適用する意義が大きい。接続パッド領域（最外周の接続パッドを含んだ矩形領域）が大きいと、ＩＣチップとプリント配線板の熱膨張係数差に起因するせん断応力が大きくなるからである。
［実施例４９〜６６］
次に、実施例５、６、９、１０、１３、１４、２１、２２、２５、２６、２９、３０、３７、３８、４１、４２、４５、４６において、ソルダーレジスト層を形成した後、以下のような条件のもとでソルダーレジスト層表面を加熱プレスすることによって、接続パッドの有無に起因したソルダーレジスト層表面の凹凸を小さくする平坦化処理を行った以外は、各実施例と同様にしてＩＣ実装プリント配線板を製造し、実施例４９〜６６とした。
（プレス条件）
プレス温度：    ８０度
プレス圧：      ５ＭＰａ
プレス時間：    ２分
なお、平坦化処理前および平坦化処理後に、同一箇所においてソルダーレジスト表面の凹凸量を表面粗さ計（例えば、商品名「ＳＵＲＦＣＯＭ  ４８０Ａ」：東京精密社製、または商品名「ＷＹＫＯ  Ｎ−２５００：ビーコ社製」にて測定した。
測定箇所（測定数は５）は、接続パッドの上方に位置するソルダーレジスト層表面およびそれに隣接する接続パッド非形成部のソルダーレジスト層の表面（図８参照）である。つまり、接続パッドの有無に起因したソルダーレジスト層の凹凸量を測定し、５点測定した結果の最大値（ｍａｘ）、最小値（ｍｉｎ）を記載した。これらの測定結果は、表３（平坦化処理前）および表４（平坦化処理後）に示す。
（実施例６７〜８４）
さらに、前記実施例４９〜６６において、平坦化処理後、以下のような条件のもとでソルダーレジスト層表面に粗化処理を施して、表面に均一な微細凹凸を形成した以外は、各実施例と同様にしてＩＣ実装プリント配線板を製造し、実施例６７〜８４とした。
（粗化条件）
粗化液：    過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）溶液
濃度：      ６０ｇ／ｌ
温度：      ６０℃
浸漬時間：  ６０秒
なお、粗化処理後、ソルダーレジスト表面の表面粗さを、表面粗さ計（例えば、商品名「ＳＵＲＦＣＯＭ  ４８０Ａ」：東京精密社製、または商品名「ＷＹＫＯ  Ｎ−２５００」：ビーコ社製）により、ランダムな１０箇所において、基準長５μｍで測定した。その結果、ソルダーレジスト層の粗化処理された表面の表面粗さは、Ｒａで０．１〜０．６μｍ程度の凹凸の小さな面となっていた。
なお、ここでいう「表面粗さＲａ」とは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１で規定された「算術平均粗さＲａ」を意味するが、上記測定結果でＲａに範囲があるのは、測定した１０点におけるそれぞれのＲａのうち、Ｒａが最も小さいものをＲａ（ｍｉｎ）、最も大きいものをＲａ（ｍａｘ）という形で表記したものである。
さらに、１０箇所の各測定点において、基準長を５μｍとして平均線から凹凸方向に測定した最も高い山頂と最も低い谷底の間隔をΔとした時、１０個のΔの平均値をＲｍａｘと表記した。
但し、表面粗さ測定は、導体回路（パッド）形成領域に対応したソルダーレジスト層表面および導体回路非形成領域に対応したソルダーレジスト層表面のうちのランダムな１０点で測定し、導体回路形成領域と導体回路非形成領域との境界付近では測定しなかった。
（ヒートサイクル試験）
前記実施例５、６、９、１０、１３、１４、２１、２２、２５、２６、２９、３０、３７、３８、４１、４２、４５、４６、実施例４９〜６６、実施例６７〜８４にしたがって製造したＩＣ実装プリント配線板について、温度８５℃、湿度８５％の雰囲気に２４時間放置した後、−５５℃×３０分、１２５℃×３０分を１サイクルとし、これを２５００回繰り返して行うヒートサイクル試験を行った。１７５０サイクル後、２０００サイクル後の電気抵抗を測定し、初期値との変化率（１００×（測定値−初期値）／初期値（％））を求めた。変化率が±１０以内の場合には「良品」と評価し、○印で示し、それ以外の場合を「不良品」と評価し、×印で示した。これらの試験結果は、それぞれ表３〜５に示す。
【表３】
2007004658.tif 000004
【表４】
2007004658.tif 000005
【表５】
2007004658.tif 000006
この評価試験の結果から、ソルダーレジスト層表面の凹凸量は、０．８〜３．０μｍであることが好ましく、さらに、ソルダーレジスト表面が算術平均粗さＲａで０．２〜０．５μｍであると接続信頼性が向上することが分かる。
本発明における半田バンプは、そのバンプ径が大きいので、その分だけバンプ高さも大きくなる。そのため、ソルダーレジスト層表面とＩＣチップ間の間隔が大きくなるので、アンダーフィルの充填が難しくなると共に、アンダーフィル内にボイドが発生しやすくなる。ここで、アンダーフィルの移動速度は、ソルダーレジスト層表面とＩＣチップとの間の間隔に依存しやすいため、ソルダーレジスト層表面の凹凸が、２μｍ以下であることが好ましいと考えられる。一方、ソルダーレジスト層表面の凹凸量や表面粗さ（Ｒａ）が小さいと、ソルダーレジストとアンダーフィルの密着が弱くなるので、０．８μｍ以上の凹凸量、さらには、０．２〜０．５μｍの表面粗さが必要になると推察される。また、０．２〜０．５μｍの表面粗さがあると、アンダーフィルの濡れ性が向上するので、半田バンプが屈曲している部分にも、完全にアンダーフィルを充填できるのではないかと考えられる。
（絶縁信頼性試験）
実施例１〜８４および比較例にしたがって製造したＩＣ実装プリント配線板について、独立した半田バンプ間（電気的に接続していない半田バンプ同士）に３．３Ｖの電圧をかけながら、温度８５℃、湿度８５％の雰囲気に１００時間放置した。放置後、電圧を印加しておいた半田バンプ間の絶縁抵抗を測定した。その値が１０７Ω以上であれば良品、１０７Ω未満であると不良品として評価した。その結果、実施例１〜８６は良品であり、比較例は不良品であることが認められた。
【産業上の利用可能性】
【０００７】
以上説明したように、本発明のプリント配線板は、半田バンプのピッチが２００μｍ以下であるような挟ピッチ構造でも、半田バンプ径Ｗと、ソルダーレジスト層に設けた開口部の開口径Ｄとの比（Ｗ／Ｄ）を、１．０５〜１．７とすることによって、接続信頼性および絶縁信頼性に優れたプリント配線板を提案する。
【図１】
2007004658.tif 000007
【図２】
2007004658.tif 000008
【図３Ａ】
2007004658.tif 000009
【図３Ｂ】
2007004658.tif 000010
【図３Ｃ】
2007004658.tif 000011
【図４Ａ】
2007004658.tif 000012
【図４Ｂ】
2007004658.tif 000013
【図５Ａ】
2007004658.tif 000014
【図５Ｂ】
2007004658.tif 000015
【図６Ａ】
2007004658.tif 000016
【図６Ｂ】
2007004658.tif 000017
【図７Ａ】
2007004658.tif 000018
【図７Ｂ】
2007004658.tif 000019
【図８】
2007004658.tif 000020
【図９】
2007004658.tif 000021
【図１０Ａ】
2007004658.tif 000022
【図１０Ｂ】
2007004658.tif 000023
【図１１Ａ】
2007004658.tif 000024
【図１１Ｂ】
2007004658.tif 000025
【図１２Ａ】
2007004658.tif 000026
【図１２Ｂ】
2007004658.tif 000027
【国際調査報告】
2007004658.tif 000028
2007004658.tif 000029
2007004658.tif 000030
2007004658.tif 000031