(57)【要約】【課題】  半導体素子位置決め用の認識マークに被着させた錫層がまだら模様となることがなく、それによりその認識マークを画像認識装置で正確に認識して半導体素子の電極と半田接続パッドとを半田バンプを介して正常に接続することが可能な配線基板を提供すること。【解決手段】  配線導体を有する絶縁基板１の上面に半田接続パッド３および認識マーク５を形成し、次に半田接続パッド３および認識マーク５に錫めっき層７を被着し、次に半田接続パッド３上の錫めっき層７に半田ペースト２１を塗布するとともに認識マーク５上の錫めっき層７にフラックス２２を塗布し、次に錫めっき層７および半田ペースト２１を加熱溶融させ、半田接続パッド３上に半田バンプ８を形成するとともに認識マーク５上に加熱溶融処理された錫層７Ｔを形成する配線基板の製造方法である。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線導体を有する絶縁基板の上面に半導体素子の電極が半田を介して接続される半田接続パッドおよび前記半導体素子と前記半田接続パッドとの間の位置決めを行なうための認識マークを有し、前記半田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認識マークに錫層が被着されて成る配線基板の製造方法であって、前記絶縁基板の上面に前記半田接続パッドおよび前記認識マークを形成する工程と、前記半田接続パッドおよび前記認識マークに錫めっき層を被着する工程と、前記半田接続パッド上の錫めっき層に半田ペーストを塗布するとともに前記認識マーク上の錫めっき層にフラックスを塗布する工程と、前記錫めっき層および前記半田ペーストを加熱溶融させ、前記半田接続パッド上に半田バンプを形成するとともに前記認識マーク上に加熱溶融処理された錫層を形成する工程とを有することを特徴とする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を複数層積層して成る絶縁基板の内部および表面に銅箔や銅めっき層等の導体層から成る配線導体を設けて成る。このような配線基板においては、絶縁基板の表面に設けた導体層の一部が半導体素子の電極が半田バンプを介して接続される複数の半導体素子接続用の半田接続パッドを形成している。さらに、半導体素子接続用の半田接続パッド上には半田バンプが予め溶着されており、それにより半導体素子接続用の半田接続パッドと半導体素子の電極との半田バンプを介した接続を容易なものとしている。
【０００３】
なお、このような配線基板において半導体素子接続用の半田接続パッドに半田バンプを溶着するには、銅箔や銅めっき層等の導体層から成る半導体素子接続用の半田接続パッドの露出表面に、半田ペーストをスクリーン印刷法により印刷した後、その半田ペーストを溶融させて溶着する方法が採用されている。
【０００４】
そして、この配線基板は、半田バンプが溶着された半導体素子接続用の半田接続パッドに半導体素子の電極を位置合わせした後、半導体素子の電極と半導体素子接続用の半田接続パッドとを半田バンプを溶融させて接合することにより配線基板上に半導体素子が搭載された半導体装置となる。
【０００５】
なお、このような配線基板において、半導体素子の電極を対応する半田接続パッドに位置合わせするには、一般的には画像認識装置を備えた自動機が用いられており、絶縁基板の上面に半導体素子の電極とこれに対応する半田接続パッドとを位置合わせするための基準となる半導体素子位置決め用の認識マークを設けておくとともに、この認識マークを自動機の画像認識装置で認識し、その情報を基にして自動で位置合わせする方法が採用されている。なお、半導体素子位置決め用の認識マークは、絶縁基板の表面に半田接続パッドと同じ導体層で形成されており、通常、その表面には接続パッドと同様の方法で半田が溶着されている。マークの表面に半田を溶着させることによりマークの酸化や変色を防止することができる。
【０００６】
ところで、近年、環境への配慮から、半導体素子の電極と配線基板の半田接続パッドとを接続する半田バンプとして鉛を含まない鉛フリー半田が使用されるようになってきている。しかしながら、鉛フリー半田は、従来の鉛含有半田に比べて銅から成る半田接続パッドに対する濡れ性が劣っており、そのため半田接続パッドの全面に良好に濡れ広がりにくい。そこで、銅から成る半田接続パッドの表面に錫めっき層を被着させ、その錫めっき層上に半田ペーストを塗布して加熱溶融させることにより半田接続パッド上に半田を良好に濡れ広がらせて半田バンプを形成する技術が採用されるようになってきている。なお、半田接続パッドの表面に錫めっき層を被着させるには一般的に置換めっき法が用いられ、これと同時に半導体素子位置決め用の認識マーク上にも錫めっき層が被着される。この場合、認識マークの表面には錫めっき層が被着され、この錫めっき層により認識マークの酸化や変色が防止されるので、認識マーク上にはあえて半田を溶着する必要はない。
【０００７】
しかしながら、認識マーク上に半田を溶着させない場合、錫めっき層が被着された半田接続パッド上に半田ペーストを塗布し、これを加熱溶融させて半田バンプを形成する際の熱により認識マーク上の錫めっき層が不均一に溶融してしまい、認識マーク上の錫めっき層がまだら模様となってしまいやすい。認識マーク上の錫めっき層にそのようなまだら模様があると、画像認識装置による認識マークの認識が困難となってしまうという問題を誘発した。
【特許文献１】特開２００４−２２８１５１号公報
【特許文献２】特開２００５−５７２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、半導体素子位置決め用の認識マークを画像認識装置で正確に認識して半導体素子の電極と半田接続パッドとを半田バンプを介して正常に接続することが可能な配線基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の配線基板の製造方法は、配線導体を有する絶縁基板の上面に半導体素子の電極が半田を介して接続される半田接続パッドおよび前記半導体素子と前記半田接続パッドとの間の位置決めを行なうための認識マークを有し、前記半田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認識マークに錫層が被着されて成る配線基板の製造方法であって、前記絶縁基板の上面に前記半田接続パッドおよび前記認識マークを形成する工程と、前記半田接続パッドおよび前記認識マークに錫めっき層を被着する工程と、前記半田接続パッド上の錫めっき層に半田ペーストを塗布するとともに前記認識マーク上の錫めっき層にフラックスを塗布する工程と、前記錫めっき層および前記半田ペーストを加熱溶融させ、前記半田接続パッド上に半田バンプを形成するとともに前記認識マーク上に加熱溶融処理された錫層を形成する工程とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の配線基板の製造方法によれば、半田接続パッド上の錫めっき層に半田ペーストを塗布し、これを加熱溶融させて半田バンプを形成する際、認識マーク上の錫めっき層にフラックスを塗布しているので、このフラックスの作用により認識マーク上の錫めっき層が均一に溶融し、まだら模様となることがない。したがって画像認識装置で半導体素子位置決め用の認識マークを正確に認識することができ、半導体素子の電極と半田接続パッドとを半田バンプを介して正常に接続することが可能な配線基板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】
【００１１】
次に、本発明の配線基板の製造方法の一実施形態を添付の図面に基づき説明する。図１は、本実施形態により製造される配線基板に半導体素子を搭載した場合を示す概略断面図であり、図中、１は絶縁板１ａおよび絶縁層１ｂから成る絶縁基板、２は配線導体、３は半導体素子接続用の半田接続パッド、４は外部接続用の半田接続パッド、５は半導体素子位置決め用の認識マーク、６はソルダーレジスト層、７Ｔは錫層、８は半田バンプである。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２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上にソルダーレジスト層６が積層されている。また、絶縁基板１の上面にはそれぞれ半導体素子Ｓの電極が半田バンプ８を介して電気的に接続される半導体素子接続用の半田接続パッド３が形成されているとともに半導体素子Ｓの電極と半田接続パッド３との間に位置決めを行うための認識マーク５が形成されている。さらに絶縁基板１の下面にはそれぞれ外部電気回路基板に半田ボール（不図示）を介して電気的に接続される外部接続用の半田接続パッド４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半導体素子接続用の半田接続パッド３と外部接続用の半田接続パッド４とを互いに電気的に接続する配線導体２が絶縁板１ａおよび各絶縁層１ｂの表面に配設されている。また、絶縁板１ａおよび各絶縁層１ｂにはそれぞれ複数の貫通孔９および１１が形成されており、これらの貫通孔９および１１内に配線導体２の一部が被着されることにより上下の配線導体２が電気的に接続されている。なお、貫通孔９の内部は、穴埋め樹脂１０により充填されている。そして、半導体素子接続用の半田接続パッド３には半田バンプ８が溶着されており外部接続用の半田接続パッド４および認識マーク５には加熱溶融処理された錫層７Ｔが被着されている。
【００１２】
次に、上述の配線基板を本実施形態により製造する方法を説明する。まず、図２（ａ）示すように、貫通孔９を有する絶縁板１ａの上下面に貫通孔１１を有する絶縁層１ｂを２層ずつ積層して成り、絶縁板１ａの表面および貫通孔９内および各絶縁層１ｂの表面および貫通孔１１内に銅から成る配線導体２が被着された絶縁基板１の上面に、半導体素子Ｓの電極が半田バンプ８を介して電気的に接続される半導体素子接続用の半田接続パッド３および半導体素子Ｓと半田接続パッド３との位置決めを行うための認識マーク５を形成するとともに絶縁基板１の下面に外部接続用の半田接続パッド４を形成し、さらにその上にこれらの半田接続パッド３および４ならびに認識マーク５を所定の形状に露出させるソルダーレジスト層６を設ける。
【００１３】
絶縁板１ａは、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形成された貫通孔９は直径が０．１〜１ｍｍ程度である。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２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絶縁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２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程度の銅めっき層を析出させることにより形成される。
【００１４】
なお、貫通孔９の内部には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孔埋め樹脂１０が充填されている。孔埋め樹脂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２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、その上下面を平坦に研磨することにより形成される。
【００１５】
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形成された貫通孔１１は直径が３０〜１００μｍ程度である。これらの各絶縁層１ｂは、配線導体２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２と下層の配線導体２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から成る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２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層を公知のセミアディ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。
【００１６】
また、絶縁基板１の上面に形成された半導体素子接続用の半田接続パッド３および認識マーク５ならびに絶縁基板１の下面に形成された外部接続用の半田接続パッド４は、厚みが３〜５０μｍ程度の銅めっき層から成り、半導体素子接続用の半田接続パッド３および外部接続用の半田接続パッド４は最表層の配線導体２の一部として外部に露出するように形成されている。また認識マーク５は配線導体２の一部または配線導体２から独立したパターンとして外部に露出するように形成されている。そして、半導体素子接続用の半田接続パッド３は半導体素子を接続するための端子として機能し、外部接続用の半田接続パッド４は外部電気回路に接続するための端子として機能する。また、認識マーク５は、半導体素子を搭載する際に半導体素子の電極と半田接続パッド３とを位置合わせするための基準となるものであり、例えば上面視で十字形やＬ字形、Ｔ字形、円形をしている。このような半導体素子接続用の半田接続パッド３および外部接続用の半田接続パッド４ならびに認識マーク５は、最外層の絶縁層１ｂの表面に配線導体２を形成する際にセミアディティブ法による銅めっき層を所定のパターンに被着させることにより形成される。
【００１７】
また、最表層の絶縁層１ｂの上に積層されたソルダーレジスト層６は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の感光性を有する熱硬化性樹脂にシリカやタルク等のフィラーを含有させて成り、上面側のソルダーレジスト層６であれば、半導体素子接続用の半田接続パッド３および認識マーク５を所定の形状に露出させる開口部を有しているとともに、下面側のソルダーレジスト層６であれば、外部接続用の半田接続パッド４を所定の形状に露出させる開口部を有している。これらのソルダーレジスト層６は、半導体素子接続用の半田接続パッド３同士や外部接続用の半田接続パッド４同士の電気的な絶縁信頼性を高めるとともに、半導体素子接続用の半田接続パッド３や外部接続用の半田接続パッド４の絶縁層１ｂへの接合強度を大きなものとする作用をなす。このようなソルダーレジスト層６は、その厚みが１０〜５０μｍ程度であり、感光性を有するソルダーレジスト層６用の未硬化樹脂ペーストをロールコーター法やスクリーン印刷法を採用して最表層の絶縁層１ｂ上に塗布し、これを乾燥させた後、露光および現像処理を行なって半導体素子接続用の半田接続パッド３および認識マーク５や外部接続用の半田接続パッド４を所定の形状に露出させる開口部を形成した後、これを熱硬化させることによって形成される。
【００１８】
次に、図２（ｂ）に示すように、半導体素子接続用の半田接続パッド３および外部接続用の半田接続パッド４ならびに認識マーク５上に錫めっき層７を従来周知の置換錫めっき法により１〜２μｍの厚みにそれぞれ被着させる。
【００１９】
次に、図３（ｃ）に示すように、半導体素子接続用の半田接続パッド３上の錫めっき層７に半田ペースト２１を塗布するとともに、外部接続用の半田接続パッド４上の錫めっき層７および認識マーク５上の錫めっき層７にフラックス２２を塗布する。半田ペースト２１およびフラックス２２の塗布には従来周知のスクリーン印刷法を用いればよい。半田ペースト２１はロジン系のフラックスおよび直径が２０μｍ以下の錫−銀合金や錫−銀−銅合金等の鉛フリー半田粉末を含んでいる。また、フラックス２２はロジン系のフラックスが好適である。なお、フラックス２２はロジン系に限らず、水溶性のものであってもよい。
【００２０】
次に、図３（ｄ）に示すように、錫めっき層７および半田ペースト２１を加熱溶融させ、半導体素子接続用の半田接続パッド３に半田バンプ８を形成するとともに外部接続用の半田接続パッド４および認識マーク５上に加熱溶融処理された錫層７Ｔを形成した後、フラックスを除去することにより本発明の製造方法による配線基板が完成する。なお、錫めっき層７および半田ペースト２１の加熱溶融は、酸素濃度が１００ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中、２２０〜２５０℃の温度に加熱することにより行なわれる。このとき、外部接続用の半田接続パッド４上および認識マーク５上の錫めっき層７はフラックス２２で被覆されており、フラックス２２の活性によりその溶融が均一化され、その結果、錫めっき層７が加熱溶融処理された錫層７Ｔがまだら模様となることはない。したがって、本発明の配線基板の製造方法によれば、画像認識装置で認識マーク５を正確に認識することができ、半導体素子Ｓの電極と半田接続パッド３とを半田バンプ８を介して正常に接続することが可能な配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の製造方法により製造される配線基板の例を示す概略断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、図１に示す配線基板を本発明により製造する方法を説明するための工程毎の概略断面図である。
【図３】（ｃ），（ｄ）は、図１に示す配線基板を本発明により製造する方法を説明するための工程毎の概略断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１：絶縁基板
２：配線導体
３：半導体素子接続用の半田接続パッド
５：認識マーク
７：錫めっき層
７Ｔ：加熱溶融処理された錫層
８：半田バンプ
２１：半田ペースト
２２：フラックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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