(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱により上下方向に反りが生じる絶縁基板の表面に，同一平面上に頂部が位置するように半田ボールを溶融接合してなるプリント配線板を製造する方法であって，
上記絶縁基板の表面に，半田ボールを接合するためのパッドを形成し，次いで，該パッドを露出させる開口部を残してパッドの周囲を被覆するレジスト膜を形成し，次いで，上記開口部の中に露出しているパッドの表面に半田ボールを供給し，加熱溶融させて半田ボールを上記パッドに接合するに当たり，
上記絶縁基板の反り量の大きい領域に設けた大反り領域パッドが半田ボールに接触する接触面積を，上記絶縁基板の反り量の小さい領域に設けた小反り領域パッドが半田ボールに接触する接触面積よりも小さくするために，
上記レジスト膜の形成の際に，大反り領域パッドを露出させる大反り領域開口部の大きさを，小反り領域パッドを露出させる小反り領域開口部よりも小さくし，
上記大反り領域パッドの大きさは上記大反り領域開口部よりも大きくし，
上記小反り領域パッドの大きさは上記小反り領域開口部よりも小さくして，両者の間に一定の間隙を設け，
また，上記大反り領域開口部の大きさを上記小反り領域パッドよりも小さくすることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項２】
請求項１において，上記小反り領域パッドと上記小反り領域開口部との間の上記間隙は，５０〜１５０μｍであることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において，上記大反り領域パッドが上記半田ボールに接触する接触面積，及び上記小反り領域パッドが半田ボールに接触する接触面積は，加熱により生じる上記絶縁基板の上下方向の反り量を予め測定し，当該反り量に基づいて設定することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，半田ボールを接合したプリント配線板の製造方法に関し，特に，加熱により反りが発生する絶縁基板に，頂部が同一平面に位置するよう半田ボールを接合する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来，プリント配線板としては，図６に示すごとく，絶縁基板５の表面に電子部品７を搭載し，電子部品と外部基板との間の電気の導出入を半田ボール８１１，８１２を介して行うものがある。かかるプリント配線板９は，一般に，ボールグリッドアレイと称されている。
【０００３】
即ち，プリント配線板９は，絶縁基板５の片面に，電子部品７を搭載する搭載用パッド６６と，配線パターン６５とを設けている。一方，絶縁基板５の他方の片面に，半田ボール８１１，８１２を接合するパッド２を有している。パッド２は，絶縁基板５を貫通して設けたビアホール６０を介して，絶縁基板５の他方の片面に設けた搭載用パッド６６及び配線パターン６５と導通している。
【０００４】
絶縁基板５の表面は，搭載用パッド６６，配線パターン６５のボンディングパッド部，及びパッド２を除いて，レジスト膜３により被覆されている。
電子部品７は，接着材７１を介して，搭載用パッド６６に接着，固定している。電子部品７は，ワイヤー７５を介して配線パターン６５と導通している。電子部品７およびワイヤー７５は，封止用樹脂８により封止されている。
【０００５】
次に，上記プリント配線板を製造するに当たっては，図８に示すごとく，搭載用パッド６６の上に，接着材７１を介して，電子部品７を接着する。次に，図９に示すごとく，電子部品７と配線パターン６５との間をワイヤー７５により接続する。次いで，図１０に示すごとく，電子部品７及びワイヤー７５を封止用樹脂８により封止する。次いで，図１１に示すごとく，パッド２の上に半田ボール８１１，８１２を載置し，加熱して半田ボールの一部を溶融して半田ボール８１１，８１２をパッド２に接合する。これにより，上記プリント配線板９を得る。
【０００６】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来のプリント配線板の製造方法においては，図８に示すごとく，電子部品７を搭載用パッド６６に接着するには，接着材７１を加熱により溶融させて両者を接着している。また，図１１に示すごとく，半田ボール８１１，８１２のパッド２への接合は，半田ボールを加熱溶融して両者を接合している。
【０００７】
そのため，プリント配線板９は，電子部品７の加熱接着，封止用樹脂８の熱硬化，半田ボールの溶融接合の３度に渡って高温に晒されることになる。それ故，図７に示すごとく，絶縁基板５は，接合される材料間の線膨張の差及び熱伸縮による変形を受けるおそれがある。絶縁基板５に反りが発生すると，パッド２に接合される半田ボール８１１，８１２の頂部９１１，９１２が，同一平面に位置しなくなり，外部基板９９に対する接着性が不均一になる。
【０００８】
即ち，絶縁基板５の反り量の小さい領域に接合した半田ボール８１２は，外部基板９９に接触する。一方，絶縁基板５の反り量の大きい領域に接合した半田ボール８１１は，外部基板９９との間に，絶縁基板５の反り量分の間隙Ａが生じる。この状態で，半田ボール８１１，８１２を加熱溶融すると，反り量の小さい領域に接合した半田ボール８１２は，外部基板９９に対して強固に接合されるが，反り量の大きい領域に接合した半田ボール８１１は外部基板９９に対する接合強度が弱いか，又は接合しない場合がある。
【０００９】
本発明はかかる従来の問題点に鑑み，反りが生じる絶縁基板の表面に，同一平面上に頂部が位置するように半田ボールを接合することができる，プリント配線板の製造方法を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，加熱により上下方向に反りが生じる絶縁基板の表面に，同一平面上に頂部が位置するように半田ボールを溶融接合してなるプリント配線板を製造する方法であって，
上記絶縁基板の表面に，半田ボールを接合するためのパッドを形成し，次いで，該パッドを露出させる開口部を残してパッドの周囲を被覆するレジスト膜を形成し，次いで，上記開口部の中に露出しているパッドの表面に半田ボールを供給し，加熱溶融させて半田ボールを上記パッドに接合するに当たり，
上記絶縁基板の反り量の大きい領域に設けた大反り領域パッドが半田ボールに接触する接触面積を，上記絶縁基板の反り量の小さい領域に設けた小反り領域パッドが半田ボールに接触する接触面積よりも小さくするために，
上記レジスト膜の形成の際に，大反り領域パッドを露出させる大反り領域開口部の大きさを，小反り領域パッドを露出させる小反り領域開口部よりも小さくし，
上記大反り領域パッドの大きさは上記大反り領域開口部よりも大きくし，
上記小反り領域パッドの大きさは上記小反り領域開口部よりも小さくして，両者の間に一定の間隙を設け，
また，上記大反り領域開口部の大きさを上記小反り領域パッドよりも小さくすることを特徴とするプリント配線板の製造方法である。
【００１１】
次に，本発明の作用効果について説明する。
本発明のプリント配線板の製造方法においては，絶縁基板の反り量の大きい領域に設けた大反り領域パッドが半田ボールに接触する接触面積を，上記絶縁基板の反り量の小さい領域に設けた小反り領域パッドが半田ボールに接触する接触面積よりも小さくしている。
【００１２】
そのため，同一条件で，大反り領域パッド及び小反り領域パッドに半田ボールを溶融接合した場合，大反り領域パッド上の半田ボールは，小反り領域パッド上の半田ボールよりも，接触面積が小さい分だけ，大きな厚みに溶融接合される。そのため，大反り領域パッドに接合された半田ボールの頂部は，小反り領域パッドに接合された半田ボールの頂部と同一平面に位置することになる。
【００１３】
従って，絶縁基板の反り量の大小にかかわらず，半田ボールの頂部を同一平面に揃えることができる。このため，反り量の大小にかかわらず，絶縁基板のすべての領域において，外部基板に対して，半田ボールを介して均一な接合強度で接合できる。
【００１４】
次に，上記大反り領域パッドが半田ボールに接触する接触面積を，上記小反り領域パッドが半田ボールに接触する接触面積よりも小さくするに当たっては，上記レジスト膜の形成の際に，大反り領域パッドを露出させる大反り領域開口部の大きさを，小反り領域パッドを露出させる小反り領域開口部よりも小さくすることにより行うことができる。
【００１７】
また，上記大反り領域パッドの大きさは上記大反り領域開口部よりも大きくし，上記小反り領域パッドの大きさは上記小反り領域開口部よりも小さくし，また，上記大反り領域開口部の大きさを上記小反り領域パッドよりも小さくすることが好ましい（図５の（２）参照）。
【００１８】
その理由は，大反り領域開口部は，大反り領域パッドよりも小さく，その上面縁部よりも内部に位置することになる。それ故，半田ボールの接触面積が小さくなり，より効果的に半田ボールの厚みを大きくすることができる。一方，小反り領域パッドは，小反り領域開口部よりも大きいため，溶融した半田ボールが，小反り領域パッドの上面だけでなく，側面にも流れ出す。そのため，小反り領域パッドに接合した半田ボールの厚みを，効果的に低くすることができるからである。
【００１９】
請求項２の発明のように，上記小反り領域パッドと小反り領域開口部との間には，５０〜１５０μｍの間隙が設けられていることが好ましい。これにより，小反り領域パッド上に供給した半田ボールを溶融したとき，溶融半田が小反り領域パッドの裾部の方へ流れだす。それ故，半田ボールの頂部が低くなり，また，半田ボールの厚みをコントロールしやすくなる。
【００２０】
上記間隙が５０μｍ未満の場合には，小反り領域開口部が，溶融半田の小反り領域パッドの裾部への流出を妨げるおそれがある。一方，上記間隙が１５０μｍを越える場合には，溶融半田の小反り領域パッドの裾部への流出量が過多となるおそれがある。
【００２４】
尚，セイコウエプリン（特開平８−１２５０６２号公報）が開示されているが，本発明において重要なことは，パッドと半田のボールとの接触面積を開口部で決定する事である（相違点）。パッドの大きさで決定した場合にはエッチングの精度が悪く，パッドサイズのバラツキが大きいため設計的には指定のサイズにしたとしても，仕上がりサイズは設定サイズに対し，個々のバラツキが大きく，希望のプリント配線板を得ることができない場合がある。これに対し，開口部で決定する場合は開口部のサイズのバラツキが小さいので，希望のプリント配線板を得ることができる。
【００２５】
また，加熱により生じる絶縁基板の上下方向の反りは，予め測定しておくことが好ましい。これにより，絶縁基板の反り量の大小を把握できる。そして，この反り量の大小に応じて，上記のごとく，半田ボールのパッドへの接触面積を設定することができる。
【００２６】
上記絶縁基板の反りは，同一条件で，同一の大きさ，同一材料の絶縁基板を加熱したとき，絶縁基板の厚みでほぼ決定される。即ち，絶縁基板の反りは，硬化による収縮応力，熱履歴による絶縁基板材料の変形によるものと考えられる。そのため，絶縁基板の材料，大きさ，加熱条件を一定に設定して，各厚みの絶縁基板の反り量を予め測定しておくことにより，加熱により生じる絶縁基板の反り量を把握できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
参考例１
本発明の参考例にかかるプリント配線板の製造方法について，図１，図２，図５を用いて説明する。
本例により製造されるプリント配線板は，図１に示すごとく，加熱により上下方向に反りが生じる絶縁基板５に，電子部品７を搭載したものである。プリント配線板４は，半田ボール１１，１２により外部基板９９に接合されるボールグリッドアレイである。
【００２８】
絶縁基板５の反り量の大きい大反り領域５１には大反り領域パッド２１が，絶縁基板５の反り量の小さい小反り領域５２には小反り領域パッド２２が設けられている。大反り領域パッド２１上に設けた半田ボール１１の頂部１１０は，小反り領域パッド２２上に設けた半田ボール１２の頂部１２０と同一平面に位置する。
その他は，前述した従来例と同様である（図７参照）。
【００２９】
次に，上記プリント配線板の製造方法について説明する。
まず，絶縁基板として，厚み０．３６ｍｍ，大きさ２７ｍｍ×２７ｍｍのガラスエポキシ基板を準備する。この絶縁基板は，以下に述べるプリント配線板の製造条件と同条件（電子部品の加熱接着，封止用樹脂の熱硬化，及び半田ボールの溶融接合）で加熱し，反り状態を予め測定しておく。
【００３０】
次に，絶縁基板の上面及び下面の両方に銅箔を貼着して，銅貼積層板を得る。次いで，図１に示すごとく，銅貼積層板に穴明けして，ビアホール６０を形成する。次いで，ビアホール６０の内壁にビアホールめっきを施す。次いで，銅箔をエッチングして，絶縁基板５の一方の片面に搭載用パッド６６及び配線パターン６５を，絶縁基板５の他方の片面にパッド２１，２２を形成する。次いで，搭載用パッド６６，配線パターン６５，パッド２１，２２の表面をＮｉ−Ａｕめっき膜２０により被覆すると共に，ビアホール６０の内部に銅等の導体を充填する。
【００３１】
そして，上記パッド２１，２２を形成するに当たり，図２に示すごとく，絶縁基板５の反り量Ｂ１が５０μｍと大きい大反り領域５１には，直径Ｃ１が０．８３５ｍｍの円形の大反り領域パッド２１を形成する。絶縁基板５の反り量Ｂ２が０ｍｍと小さい小反り領域Ｂ２には，直径Ｃ２が０．８３５ｍｍの円形の小反り領域パッド２２を形成する。
【００３２】
次に，パッド２１，２２を露出させる開口部３１，３２を設けて，パッド２１，２２の周囲を被覆するレジスト膜３を形成する。また，レジスト膜３の形成の際には，図１に示すごとく，搭載用パッド６６及び配線パターン６５のボンディングパッド部も露出させておく。
【００３３】
このレジスト膜の形成の際には，図２に示すごとく，大反り領域パッド２１を露出させる大反り領域開口部３１を，直径Ｄ１が０．６３５ｍｍの円形に形成する。また，小反り領域パッド２２を露出させる小反り領域開口部３２を，直径Ｄ２が０．７３５ｍｍの円形に形成する。
【００３４】
次に，従来例と同様に，搭載用パッド６６への電子部品７の搭載，ボンディングワイヤー７５の接続，封止用樹脂８による封止を行う（図８〜図１０参照）。
【００３５】
次に，上記大反り領域パッド２１，小反り領域パッド２２の表面に，直径０．７５ｍｍの球状の半田ボール１１，１２を供給する。半田ボール１１，１２は，いずれも同一材料である。
次いで，最高２６０℃の温度で加熱して，半田ボール１１，１２を溶融させる。これにより，半田ボール１１，１２を大反り領域パッド２１，小反り領域パッド２２に接合する。
これにより，上記プリント配線板４が得られる。
【００３６】
次に，本例の作用効果について説明する。
本例のプリント配線板の製造方法においては，図２，図５（２）に示すごとく，大反り領域開口部３１及び小反り領域開口部３２が，いずれも大反り領域パッド２１及び小反り領域パッド２２の上面縁部よりも内部に位置している。そのため，大反り領域パッド２１における半田ボール１１の接触面積，及び小反り領域パッド２２における半田ボール１２の接触面積は，いずれも，大反り領域開口部３１の直径Ｄ１，小反り領域開口部３２の直径Ｄ２に依存する。
【００３７】
そして，大反り領域開口部３１の直径Ｄ１（０．６３５ｍｍ）は，小反り領域開口部３２の直径Ｄ２（０．７３５ｍｍ）よりも小さい。従って，大反り領域パッド２１が半田ボール１１に接触する接触面積は，小反り領域パッド２２が半田ボール１２に接触する接触面積よりも小さくなる。
【００３８】
そのため，同一条件で，大反り領域パッド２１及び小反り領域パッド２２に半田ボール１１，１２を溶融接合した場合，大反り領域パッド２１上の半田ボール１１は，小反り領域パッド２２上の半田ボール１２よりも，接触面積が小さい分だけ，大きな厚みに溶融接合される。そのため，大反り領域パッド２１に接合された半田ボール１１の頂部１１０は，小反り領域パッド２２に接合された半田ボール１２の頂部１２０と同一平面に位置する。
【００３９】
従って，絶縁基板５の反り量Ｂ１，Ｂ２の大小にかかわらず，半田ボール１１，１２の頂部１１０，１２０を同一平面に揃えることができる。このため，反り量の大小にかかわらず，絶縁基板５のすべての領域において，外部基板９９に対して，半田ボール１１，１２を介して均一な接合強度で接合できる。
【００４０】
実施形態例１
本例においては，図３，図５（２）に示すごとく，大反り領域パッド２１が大反り領域開口部３１よりも大きい。一方小反り領域パッド２２が小反り領域開口部３２よりも大きい。そして，大反り領域開口部３１の大きさは小反り領域パッド２２よりも小さい。
【００４１】
大反り領域パッド２１の直径Ｃ１は０．８３５ｍｍであり，大反り領域開口部３１の直径Ｄ１は０．６３５ｍｍである。小反り領域パッド２２の直径Ｃ２は０．７３５ｍｍであり，小反り領域開口部３２の直径Ｄ２は０．９３５ｍｍである。
その他は，参考例１と同様である。
【００４２】
本例においては，図３，図５（２）に示すごとく，大反り領域５１に設けた大反り領域開口部３１が，大反り領域パッド２１の上面縁部よりも内部に開口している。そのため，大反り領域パッド２１における半田ボール１１の接触面積は，大反り領域開口部３１の直径Ｄ１に依存する。
【００４３】
一方，小反り領域５２に設けた小反り領域パッド２２は，小反り領域開口部３２との間に一定の間隙Ｅ２が設けられている。そのため，小反り領域パッド２２における半田ボール１２の接触面積は，小反り領域パッド２２の直径Ｃ２に依存する。
【００４４】
そして，大反り領域開口部３１の直径Ｄ１（０．６３５ｍｍ）は，小反り領域パッド２２の直径Ｃ２（０．７３５ｍｍ）よりも小さい。従って，大反り領域パッド２１が半田ボール１１に接触する接触面積は，小反り領域パッド２２が半田ボール１２に接触する接触面積よりも小さくなる。
【００４５】
そのため，参考例１と同様に，大反り領域パッド２１に接合された半田ボール１１の頂部１１０と，小反り領域パッド２２に接合された半田ボール１２の頂部１２０とを，同一平面に位置させることができる。
従って，絶縁基板５の反り量の大小にかかわらず，半田ボール１１，１２の頂部１１０，１２０を同一平面に揃えることができる。このため，反り量の大小にかかわらず，絶縁基板５のすべての領域において，外部基板９９に対して，半田ボール１１，１２を介して均一な接合強度で接合できる。
【００４６】
また，本例においては，小反り領域５２に設けた小反り領域パッド２２は，小反り領域開口部３２との間に一定の間隙Ｅ２を設けている。そのため，半田ボール１２を溶融したとき，溶融半田が小反り領域パッド２２の裾部の方へ流れだす。それ故，半田ボール１２の頂部１２０が低くなり，また，半田ボール１２の厚みをコントロールしやすくなる。
【００４７】
参考例２
本例においては，図４，図５（３）に示すごとく，大反り領域パッド２１が大反り領域開口部３１よりも小さい。一方，小反り領域パッド２２は小反り領域開口部３２よりも大きい。そして，大反り領域パッド２１は，小反り領域開口部３２よりも小さい。
【００４８】
大反り領域パッド２１の直径Ｃ１は０．６３５ｍｍであり，大反り領域開口部３１の直径Ｄ１は０．８３５ｍｍである。小反り領域パッド２２の直径Ｃ２は０．９３５ｍｍであり，小反り領域開口部３２の直径Ｄ２は０．７３５ｍｍである。
大反り領域パッド２１と大反り領域開口部３１との間の間隙Ｅ１は５０μｍである。
その他は，参考例１と同様である。
【００４９】
本例においては，図４，図５（３）に示すごとく，大反り領域パッド２１は，大反り領域開口部３１よりも小さい。そのため，大反り領域パッド２１における半田ボール１１の接触面積は，大反り領域パッド２１の直径Ｃ１に依存する。
【００５０】
一方，小反り領域開口部３２は，小反り領域パッド２２の上面縁部よりも内部に開口している。そのため，小反り領域パッド２２における半田ボール１２の接触面積は，小反り領域開口部３２の直径Ｄ２に依存する。
【００５１】
そして，大反り領域パッド２１の直径Ｃ１（０．６３５ｍｍ）は，小反り領域開口部３２の直径Ｄ２（０．７３５ｍｍ）よりも小さい。従って，大反り領域パッド２１が半田ボール１１に接触する接触面積は，小反り領域パッド２２が半田ボール１２に接触する接触面積よりも小さくなる。
【００５２】
そのため，参考例１と同様に，大反り領域パッド２１に接合された半田ボール１１の頂部１１０と，小反り領域パッド２２に接合された半田ボール１２の頂部１２０とを，同一平面に位置させることができる。
【００５３】
従って，絶縁基板５の反り量の大小にかかわらず，半田ボール１１，１２の頂部１１０，１２０を同一平面に揃えることができる。このため，反り量の大小にかかわらず，絶縁基板５のすべての領域において，外部基板９９に対して，半田ボール１１，１２を介して均一な接合強度で接合できる。
【００５４】
参考例３
本例においては，大反り領域の反り量を変えた場合の，半田ボールの頂部を同一平面に位置させる条件を調査した。
本例の調査においては，参考例１と同様に，大反り領域開口部及び小反り領域開口部の双方を，大反り領域パッド及び小反り領域パッドの上面縁部よりも内部に位置させた（図２参照）。
【００５５】
また，表１に示すごとく，絶縁基板の小反り領域における反り量Ｂ２を０と一定にして，大反り領域における反り量Ｂ１を０，５０μｍ，１００μｍ，１５０μｍ，２００μｍと変化させた。この場合に，大反り領域開口部の直径Ｄ１は０．６３５ｍｍと一定にして，小反り領域開口部の直径Ｄ２を変化させて，大反り領域パッド上の半田ボールの頂部と小反り領域パッド上の半田ボールの頂部とが同一平面に位置する場合の小反り領域開口部の直径を実験により求めた。
上記実験結果を表１に示した。
【００５６】
次に，表１に示した条件でプリント配線板を製造したところ，大反り領域パッド及び小反り領域パッドに接合した半田ボールの頂部は，いずれも同一平面に位置した。
このことから，絶縁基板の反り量を予め測定しておくことにより，同一組成，同一形状の半田ボールを用いて，同一条件でプリント配線板を製造する場合に，絶縁基板に反りが生じても，半田ボールの頂部は同一平面に位置させることができ，均一な接合力によってプリント配線板を外部基板に接合できることがわかる。
【００５７】
【表１】
0003885254.tif 000002
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば，反りが生じる絶縁基板の表面に，同一平面上に頂部が位置するように半田ボールを接合することができる，プリント配線板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例１のプリント配線板の断面図。
【図２】  参考例１における，プリント配線板の要部説明図。
【図３】  実施形態例１における，プリント配線板の要部説明図。
【図４】  参考例２における，プリント配線板の要部説明図。
【図５】  参考例１，２及び実施形態例１における，大反り領域パッドと大反り領域開口部との関係，及び小反り領域パッド及び小反り領域開口部との関係を示す説明図。
【図６】  従来例におけるプリント配線板の断面図。
【図７】  従来例における問題点を示す説明図。
【図８】  従来例における，プリント配線板の製造方法を示す説明図。
【図９】  図８に続く，プリント配線板の製造方法を示す説明図。
【図１０】  図９に続く，プリント配線板の製造方法を示す説明図。
【図１１】  図１０に続く，プリント配線板の製造方法を示す説明図。
【符号の説明】
１１，１２．．．半田ボール，
２１．．．大反り領域パッド，
２２．．．小反り領域パッド，
３１．．．大反り領域開口部，
３２．．．小反り領域開口部，
４．．．プリント配線板，
５．．．絶縁基板，
５１．．．大反り領域，
５２．．．小反り領域，
６５．．．配線パターン，
６６．．．搭載用パッド，
７．．．電子部品，
８．．．封止用樹脂，
９９．．．外部基板，
【図１】
0003885254.tif 000003
【図２】
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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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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