(57)【要約】【課題】  電子部品の電極と配線基板の接続パッドとを半田バンプを介して信頼性高く電気的に接続可能な配線基板の製造方法を提供すること。【解決手段】  第一の接続パッド３に、半球状の半田バンプ５を溶着し、次に前記複数の半田バンプ５の頂部に平坦なプレス面２１ａを有するプレス治具２１の前記プレス面２１ａを押し当てて、前記頂部を平坦化するとともに該頂部表面の酸化膜を破壊し、次に前記半田バンプ５の前記酸化膜が破壊された頂部表面に電気検査用の第一の測定端子３１を接続するとともに第二の接続パッド４に電気検査用の第二の測定端子３２を接続し、前記第一の測定端子３１と前記第二の測定端子３２との間の電気抵抗を測定することにより前記第一の接続パッド３と前記第二の接続パッド４との間の配線導体２を介した電気的な接続の良否を判定する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に配線導体を有する絶縁基板の上面に、電子部品の電極が電気的に接続される半田バンプが溶着された第一の接続パッドが複数形成されているとともに、前記絶縁基板の下面に前記第一の接続パッドに前記配線導体を介して電気的に接続された外部接続用の第二の接続パッドが形成されており、前記複数の半田バンプの頂部が同一平面にあるように平坦化された配線基板を製造する方法であって、前記第一の接続パッドに、半球状の半田バンプを溶着する工程と、前記複数の半田バンプの頂部に平坦なプレス面を有するプレス治具の前記プレス面を押し当てて、前記頂部を平坦化するとともに該頂部表面の酸化膜を破壊する工程と、酸化膜が破壊された前記半田バンプの前記頂部表面に電気検査用の第一の測定端子を接続するとともに前記第二の接続パッドに電気検査用の第二の測定端子を接続し、前記第一の測定端子と前記第二の測定端子との間の電気抵抗を測定することにより前記第一の接続パッドと前記第二の接続パッドとの間の前記配線導体を介した電気的な接続の良否を判定する工程と、を順次行なうことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記複数の半田バンプの頂部に平坦なプレス面を有するプレス治具の前記プレス面を押し当てて、前記頂部を平坦化するとともに該頂部表面の酸化膜を破壊する工程において、前記プレス面と前記頂部とを前記プレス面に平行な方向に相対的に擦りながら前記プレス面を前記頂部に押し当て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。
【請求項３】
前記複数の半田バンプの頂部に平坦なプレス面を有するプレス治具の前記プレス面を押し当てて、前記頂部を平坦化するとともに該頂部表面の酸化膜を破壊する工程において、前記頂部を平坦化した後、前記プレス面と前記頂部とを前記プレス面に平行な方向に相対的に擦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、半導体素子等の電子部品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、半導体素子等の電子部品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層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膜等の導体層から成る複数の配線導体を設けて成る。このような配線基板においては、絶縁基板の上面に設けた導体層の一部が半導体素子等の電子部品の電極に半田バンプを介して電気的に接続される電子部品接続用の複数の第一の接続パッドを形成しているとともに絶縁基板の下面に設けた導体層の一部が外部電気回路基板に半田ボール等の外部接続端子を介して電気的に接続される外部接続用の複数の第二の接続パッドを形成しており、これらの第一の接続パッドと第二の接続パッドとは絶縁基板の内部に設けた配線導体を介して電気的に接続されている。また、電子部品接続用の第一の接続パッドには半導体素子等の電子部品の電極と第一の接続パッドとの半田バンプを介した電気的な接続を容易なものとするために、第一の接続パッド上に半田バンプが予め溶着されているとともに、それらの半田バンプの頂部がプレス治具によりプレスされて平坦化され、高さが一定に揃えられている。
【０００３】
電子部品接続用の第一の接続パッドに半田バンプを溶着するには、第一の接続パッド上に半田ペーストをスクリーン印刷法を採用して印刷塗布した後、温風加熱装置や赤外線加熱装置を備えたリフロー炉により加熱して半田ペースト中の半田を溶融させる方法が採用されている。また、半田バンプの頂部を平坦にするには、平坦なプレス面を有する金属製のプレス治具やセラミック製のプレス治具を用いて半田バンプの頂部にプレス面を押し付けて平坦にする方法が採用されている。
【０００４】
そして、第一の接続パッド上に溶着された、頂部が平坦化された半田バンプ上に電子部品の電極を当接させるとともに半田バンプを加熱溶融させることにより電子部品の電極と第一の接続パッドとが半田バンプを介して電気的に接続され、しかる後、外部接続用の第二の接続パッドを外部電気回路基板の配線導体に半田ボール等の外部接続端子を介して接続することにより、電子部品が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【０００５】
なお、このような配線基板においては、電子部品接続用の第一の接続パッドと外部接続用の第二の接続パッドとの間の電気的な接続の状態を確認するために、第一の接続パッドに半田バンプを溶着した後、半田バンプと第二の接続パッドとの間の電気抵抗を測定することにより第一の接続パッドと第二の接続パッドとの間の配線導体を介した電気的接続の良否を判定している。
【０００６】
このように半田バンプと第二の接続パッドとの間の電気抵抗を測定するには、例えば、第一の接続パッド上に溶着された半田バンプの平坦な頂面に、電気検査用の針状の第一の測定端子の先端部を突き刺すとともに第二の接続パッドに電気検査用の第二の測定端子を接続し、第一と第二の測定端子間の電気抵抗値を測定することにより行なわれている。なお、第一の測定端子の先端部を半田バンプに突き刺すのは、半田バンプ表面の酸化膜を突き破って第一の測定端子と半田バンプとの電気的な接続を良好として正確かつ安定な測定を行なうためである。
【特許文献１】特許第３３２７５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の配線基板の製造方法によると、半田バンプの頂面に電気検査用の針状の測定端子の先端部を突き刺すので、測定端子を突き刺した痕が半田バンプの平坦な頂面に小径の穴として残る。そして、この穴の開いた半田バンプの上に電子部品の電極を当接させると、電子部品の電極が前記穴の開口を塞ぐように当接される場合があり、この場合、半田バンプを加熱溶融させて電子部品の電極と第一の接続パッドとを半田バンプを介して電気的に接続する際に前記穴の中の空気が外部に逃げずに閉じ込められ、その結果、半田バンプ内にボイドが形成され電子部品の電極と第一の接続パッドとの半田バンプを介した電気的な接続信頼性が低下してしまうという問題が発生する。
【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、半田バンプの平坦な頂面に測定端子の痕が小径の穴として残らず、あるいは残ったとしても無視できる程度の大きさであり、その結果、電子部品の電極と第一の接続パッドとを半田バンプを介して信頼性高く電気的に接続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、内部に配線導体を有する絶縁基板の上面に、電子部品の電極が電気的に接続される半田バンプが溶着された第一の接続パッドが複数形成されているとともに、前記絶縁基板の下面に前記第一の接続パッドに前記配線導体を介して電気的に接続された外部接続用の第二の接続パッドが形成されており、前記複数の半田バンプの頂部が同一平面にあるように平坦化された配線基板を製造する方法であって、前記第一の接続パッドに、半球状の半田バンプを溶着する工程と、前記複数の半田バンプの頂部に平坦なプレス面を有するプレス治具の前記プレス面を押し当てて、前記頂部を平坦化するとともに該頂部表面の酸化膜を破壊する工程と、酸化膜が破壊された前記半田バンプの前記頂部表面に電気検査用の第一の測定端子を接続するとともに前記第二の接続パッドに電気検査用の第二の測定端子を接続し、前記第一の測定端子と前記第二の測定端子との間の電気抵抗を測定することにより前記第一の接続パッドと前記第二の接続パッドとの間の前記配線導体を介した電気的な接続の良否を判定する工程と、を順次行なうことを特徴とするものである。
なお、本発明の配線基板の製造方法では、前記複数の半田バンプの頂部に平坦なプレス面を有するプレス治具の前記プレス面を押し当てて、前記頂部を平坦化するとともに該頂部表面の酸化膜を破壊する工程において、前記プレス面と前記頂部とを前記プレス面に平行な方向に相対的に擦りながら前記プレス面を前記頂部に押し当てることが好ましい。あるいは、前記複数の半田バンプの頂部に平坦なプレス面を有するプレス治具の前記プレス面を押し当てて、前記頂部を平坦化するとともに該頂部表面の酸化膜を破壊する工程において、前記頂部を平坦化した後、前記プレス面と前記頂部とを前記プレス面に平行な方向に相対的に擦ることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の配線基板の製造方法は、電子部品の電極が接続される第一の接続パッドに溶着された半球状の半田バンプの頂部に平坦なプレス面を有するプレス治具の前記プレス面を押し当てて、前記頂部を平坦化するとともに該頂部表面の酸化膜を破壊し、その後、この酸化膜が破壊された半田バンプの頂部表面に電気検査用の測定端子を接続して電気検査を行なうことから、酸化膜が破壊された半田バンプの頂部表面と電気検査用の測定端子とを接触させるだけで半田バンプと電気検査用の測定端子との間の良好な電気的接続が得られるので、半田バンプに電気検査用の測定端子を突き刺す必要がない。したがって、半田バンプの頂部に測定端子の痕が穴として残ることがない。その結果、電子部品の電極と第一の接続パッドとを半田バンプを介して信頼性高く電気的に接続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を添付の図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の製造方法により製造される配線基板の実施形態の一例を示す断面図である。図１において１は絶縁基板、２は配線導体、３は第一の接続パッド、４は第二の接続パッド、５は半田バンプであり、主としてこれらで電子部品としての半導体素子６を搭載するための配線基板が構成される。
【００１２】
絶縁基板１は、例えばガラス繊維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る板状の絶縁層１ａの上下面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絶縁層１ｂがそれぞれ複数層ずつ積層されて成り、その上面から下面にかけて銅箔や銅めっき膜等の導体層から成る複数の配線導体２が形成されている。
【００１３】
絶縁基板１を構成する絶縁層１ａは、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０．２〜１．０ｍｍ程度の複数の貫通孔７を有している。そして、その上下面および各貫通孔７の内面には配線導体２の一部が被着されており、上下面の配線導体２が貫通孔７の内面を介して電気的に接続されている。
【００１４】
このような絶縁層１ａは、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた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、絶縁層１ａ上下面の配線導体２は、絶縁層１ａ用のシートの上下全面に厚みが５〜５０μｍ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７内面の配線導体２は、絶縁層１ａに貫通孔７を設けた後に、この貫通孔７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５〜５０μｍ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、絶縁層１ａは、その貫通孔７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孔埋め樹脂８が充填されている。孔埋め樹脂８は、貫通孔７を塞ぐことにより貫通孔７の直上および直下に絶縁層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７内にスクリーン印刷法により充填し、こ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、この孔埋め樹脂８を含む絶縁層１ａの上下面に絶縁層１ｂが積層されている。
【００１６】
絶縁層１ａの上下面に積層された絶縁層１ｂは、それぞれの厚みが２０〜５０μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が３０〜１００μｍ程度の複数のビア孔９を有している。これらの絶縁層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り、絶縁層１ｂにはその表面およびビア孔９内に配線導体２の一部が被着されている。そして、上層の配線導体２と下層の配線導体２とをビア孔９の内壁を介して電気的に接続することにより高密度配線を立体的に形成可能としている。
【００１７】
このような絶縁層１ｂは、厚みが２０〜５０μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂フィルムを絶縁層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ビア孔９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表面およびビア孔９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の表面およびビア孔９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。
【００１８】
さらに、この例では最表層の絶縁層１ｂ上にソルダーレジスト層１０が被着されている。ソルダーレジスト層１０は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂にシリカやタルク等の無機物粉末フィラーを３０〜７０質量％程度分散させた絶縁材料から成り、表層の配線導体２同士の電気的絶縁信頼性を高めるとともに、後述する第一の接続パッド３や第二の接続パッド４の絶縁基板１への接合強度を大きなものとする作用をなす。
【００１９】
このようなソルダーレジスト層１０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１０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第一の接続パッド３や第二の接続パッド４を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。あるいは、ソルダーレジスト層１０用の未硬化の樹脂フィルムを最上層の絶縁層１ｂ上に貼着した後、これを熱硬化させ、しかる後、第一の接続パッド３や第二の接続パッド４に対応する位置にレーザ光を照射し、硬化した樹脂フィルムを部分的に除去することによって第一の接続パッド３や第二の接続パッド４を露出させる開口部を有するように形成される。
【００２０】
絶縁基板１の上面から下面にかけて形成された配線導体２は、半導体素子６の各電極を外部電気回路基板に電気的に接続するための導電路として機能し、絶縁基板１の上面に露出している部位が半導体素子６の各電極が半田バンプ５を介して接続される電子部品接続用の第一の接続パッド３を、絶縁基板１の下面に露出した部位が外部電気回路基板に図示しない半田ボール等の外部接続端子を介して電気的に接続される外部接続用の第二の接続パッド４を形成している。
【００２１】
また、電子部品接続用の第一の接続パッド３には、錫−銀合金や錫−銀−銅合金等の低融点半田から成る半田バンプ５が溶着されているとともに半田バンプ５の頂部がプレスにより平坦化されて高さが揃えられている。それにより第一の接続パッド３の変色や酸化が防止されるとともに半導体素子６の各電極と第一の接続パッド３との半田バンプ５を介した電気的な接続が容易なものとなっている。なお、第二の接続パッド４の表面には第二の接続パッド４の変色や酸化を防止するとともに第二の接続パッド４と半田ボール等の外部接続端子との接続を容易とするためにニッケルめっきおよび金めっきを順次被着させたり、あるいは薄い半田層を被着させたりすることが好ましい。
【００２２】
次に、本発明の製造方法に従って上述の配線基板における半田バンプ５の頂部を平坦化するとともに該頂部表面の酸化膜を破壊し、次いで第一の接続パッド３と第二の接続パッド４との間の電気的な接続の良否を検査する方法について説明する。
【００２３】
まず、図２に示すように、絶縁基板１の上面に設けた電子部品接続用の第一の接続パッド３に半球状の半田バンプ５を溶着する。第一の接続パッド３に半田バンプ５を溶着するには、第一の接続パッド３上に錫−銀合金や錫−銀−銅合金等の半田粉末とフラックスとを含有する半田ペーストをスクリーン印刷法により印刷塗布した後、温風加熱装置や赤外線加熱装置を備えたリフロー炉により加熱して半田ペースト中の半田を溶融させる方法が採用される。
【００２４】
次に、図３に示すように、第一の接続パッド３に半球状の半田バンプ５が溶着された配線基板をプレス装置内にセットする。プレス装置は、半田バンプ５をプレスするためのプレス治具２１と、配線基板を載置するためのテーブル２２とを具備している。プレス治具２１は、セラミックス等の絶縁物あるいはステンレス等の金属から成り、その下面に算術平均粗さが０．1μｍ以下の面で形成された平坦なプレス面２１ａを有しており、図示しない油圧装置あるいは空気圧装置により下方に向かって所定のプレス圧を加えることが可能であるとともに、図示しない超音波発生装置によりプレス面２１ａと平行な方向に超音波振動を印加可能となっている。また、テーブル２２は、アクリル等の樹脂や強化ガラス、セラミックス等の絶縁物あるいはステンレス等の金属から成る上面が平坦な板状であり、その上面に配線基板が載置される。
【００２５】
次に、図４に示すように、プレス治具２１を下降させてプレス面２１ａで半田バンプ５の頂部を押圧して平坦化して高さを揃える。このとき、半田バンプ５の頂部表面に形成された酸化膜はプレス治具２１により潰されて破壊され、半田バンプ５の頂部表面に後述する第一の測定端子３１に対して接触抵抗の低い面が現れる。なお、プレス治具２１のプレス面２１ａで半田バンプ５の頂部を押圧して平坦化するのと同時に、あるいはプレス治具２１のプレス面２１ａで半田バンプ５の頂部を押圧して平坦化した後にプレス面２１ａをプレス面２１ａと平行な方向に超音波振動させてプレス面２１ａと半田バンプ５の頂部表面とを相対的に擦ると、その摩擦力によりさらに効率的に半田バンプ５の頂部表面の酸化膜を破壊することができる。したがって、プレス治具２１のプレス面２１ａで半田バンプ５の頂部を押圧して平坦化するのと同時に、あるいはプレス治具２１のプレス面２１ａで半田バンプ５の頂部を押圧して平坦化した後にプレス面２１ａをプレス面２１ａと平行な方向に超音波振動させてプレス面２１ａと半田バンプ５の頂部表面とを相対的に擦ることが好ましい。なお、印加する超音波振動としては、例えば振動数が２０Ｋ〜２００ＫＨｚ、振幅が０．０２〜２０μｍの範囲が好ましい。また、プレス面２１ａで半田バンプ５の頂部を平坦化するとともに該頂部表面の酸化膜を破壊した後は、プレス面２１ａに付着した酸化物等の異物を拭取りや掻き取り等により除去することが好ましい。
【００２６】
次に、図５に示すように、酸化膜が破壊された半田バンプ５の頂部表面に、電気検査用の第一の測定端子３１の先端部を接触させて電気的に接続するとともに第二の接続パッド４に電気検査用の第二の測定端子３２を電気的に接続する。なお第一の測定端子３１および第二の測定端子３２は図示しない電気検査用の測定装置に接続されており、その測定装置により両者間の電気抵抗が測定可能となっている。そして、第一の測定端子３１と第二の測定端子３２との間の電気抵抗を測定することにより、第一の接続パッド３と第二の接続パッド４との間の配線導体２を介した電気的接続の良否を判定する。
【００２７】
このとき、半田バンプ５の頂部表面は、酸化膜が破壊されて第一の測定端子３１との接触抵抗が低いものとなっていることから、半田バンプ５の頂部に電気検査用の第一の測定端子３１を接続する際に第一の測定端子３１を半田バンプ５に突き刺す必要がない。したがって、本発明により製造される配線基板によれば、半田バンプ５の頂部に第一の測定端子３１の痕が穴として残ることはなく、平坦化された半田バンプ５の上に半導体素子６の電極を当接させるとともに半田バンプ５を加熱溶融させることにより半導体素子６の電極と第一の接続パッド３とを半田バンプ５を介して電気的に接続しても半田バンプ５内に空気が閉じ込められることはない。その結果、半田バンプ５内にボイドがなく、半導体素子６の電極と第一の接続パッド３とを半田バンプ５を介して信頼性高く電気的に接続可能な配線基板を提供することができる。
なお、第一の測定端子３１の先端を平坦面または球面としておくと、半田バンプ５の頂部表面に第一の測定端子３１を接続する際に半田バンプ５に大きな傷や凹みをつけることを有効に防止することができる。したがって、第一の測定端子３１の先端は平坦面または球面としておくことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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】本発明の配線基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図３】本発明の配線基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】本発明の配線基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の配線基板の製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１：絶縁基板
２：配線導体
３：第一の接続パッド
４：第二の接続パッド
５：半田バンプ
６：電子部品としての半導体素子
２１：プレス治具
２１ａ：プレス面
３１：電気検査用の第一の測定端子
３２：電気検査用の第二の測定端子
【図１】
2009130038.tif 000003
【図２】
2009130038.tif 000004
【図３】
2009130038.tif 000005
【図４】
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【図５】
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