JP2003243816A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平坦でかつ径が均一な大きな面積の頂面を有
する半田バンプを備えており、電子部品の電極と配線基
板の半田バンプとを良好に接続することが可能な半田バ
ンプ付き配線基板を提供すること。 【解決手段】 配線基板１の上面に半田接合パッド９を
複数個配置し、半田接合パッド９上に、頂面がプレスに
より平坦化された半田バンプ３を形成して成る配線基板
において、半田バンプ３は、前記頂面を有する逆円錐台
形状である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や抵抗
器等の電子部品を搭載するための半田バンプ付き配線基
板およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子や抵抗器等の電子部品
を搭載するために用いられる配線基板には、ガラス基材
および熱硬化性樹脂から成る絶縁板と銅箔等から成る配
線導体層とを交互に複数積層して成るプリント基板や、
絶縁板上に熱硬化性樹脂およびフィラーから成る絶縁層
と銅めっき層から成る配線導体層とを複数積層して成る
ビルドアップ基板が用いられてきている。そして、この
ようなプリント基板やビルドアップ基板等の配線基板の
上面には、半導体素子等の電子部品の電極を接続するた
めの半田接合パッドが形成されており、さらに、半田接
合パッド上には電子部品と半田接合パッドとを接合する
ための半田バンプが形成されている。

【０００３】そして、このような半田バンプ付きの配線
基板においては、電子部品をその各電極がそれぞれ対応
する半田バンプに当接するようにして配線基板の上面に
載置するとともに、これらを例えば電気炉等の加熱装置
で加熱して半田バンプを溶融させて半田バンプと電子部
品の電極とを接合させることによって、電子部品が配線
基板上に実装される。

【０００４】ところで、このような半田バンプ付きの配
線基板においては、その上面に電子部品を載置する際に
電子部品の電極とこれに対応する半田バンプとが接触し
やすいようにするために、半田バンプの頂部を平坦化し
て高さを一定に揃えている。半田バンプの頂部を平坦化
するには、例えば先ず、半田接合パッド上に半田ペース
トや半田ボールを載置させるとともに加熱溶融させて表
面が球面状の半田バンプを形成した後、その半田バンプ
の頂部を平板状のコイニング治具や半田バンプに対向す
る円錐台形状の凹部を有するコイニング治具でプレスし
て平坦化する方法が採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半田バンプ付き配線基板は、半田バンプの頂部が平板状
のコイニング治具でプレスされて平坦化されている場合
には、全ての半田バンプ頂面の面積を常に一定とするこ
とが困難であり、円錐台形状の凹部を有するコイニング
治具でプレスして平坦化されている場合には、半田バン
プの頂面の面積を一定とすることは可能であるが、半田
バンプが円錐台形状となるため半田バンプの頂面の面積
が小さいものとなる。そのため、小型で高密度配置され
た半田バンプを備えた近時の配線基板においては、半田
バンプの形成位置に製造ばらつきによる僅かなずれがあ
ると、電子部品を配線基板の上面に載置する際に電子部
品の電極と半田バンプとが良好に接触しないことがあ
り、電子部品の電極と半田バンプとを正確かつ良好に接
続させることが困難であった。本発明は、かかる従来の
問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、平坦
でかつ径が均一な大きな面積の頂面を有する半田バンプ
が形成されており、電子部品の電極と配線基板の半田バ
ンプとを正確かつ良好に接続することが可能な半田バン
プ付き配線基板を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の半田バンプ付き
配線基板は、配線基板の上面に半田接合パッドを複数個
配置し、該半田接合パッド上に、頂面が平坦化された半
田バンプを形成して成る半田バンプ付き配線基板におい
て、前記半田バンプは、前記頂面を有する逆円錐台形状
であることを特徴とするものである。

【０００７】また、本発明の半田バンプ付き配線基板の
製造方法は、配線基板の上面に複数の半田接合パッドを
設ける工程と、前記半田接合パッド上に表面が球面状の
半田バンプを形成する工程と、前記配線基板の上面に前
記半田バンプをそれぞれ取り囲み、かつ該半田バンプの
頂部を突出させる逆円錐台形状の開口部を有する樹脂層
を被着する工程と、前記樹脂層より突出した前記半田バ
ンプの頂部をプレスして押し潰すことにより、前記開口
部内に平坦な頂面を有する逆円錐台形状の半田バンプを
形成する工程と、前記樹脂層を前記配線基板から剥離す
る工程とを順次行なうことを特徴とするものである。

【０００８】本発明の半田バンプ付き配線基板によれ
ば、半田バンプはプレスにより平坦化された頂面を有す
る逆円錐台形状であることから、半田バンプの頂面の面
積が大きなものとなり、その結果、電子部品を配線基板
の上面に載置する際に、半田バンプの形成位置に製造ば
らつきによる僅かなずれがあったとしても、面積の大き
な頂面を有する半田バンプと電子部品の電極とが良好に
接触して電子部品の電極と配線基板の半田バンプとを正
確かつ良好に接続することができる。

【０００９】また、本発明の半田バンプ付き配線基板の
製造方法によれば、配線基板の上面に半田バンプの頂部
を突出させる逆円錐台形状の開口部を有する樹脂層を形
成し、前記樹脂層より突出した半田バンプをプレスして
押し潰すことにより、樹脂層の開口部内に平坦な頂面を
有する逆円錐台形状の半田バンプを形成した後に、前記
逆円錐台形状の開口部を有する樹脂層を剥離することか
ら、平坦でかつ径が均一な大きな面積の頂面を有する逆
円錐台形状の半田バンプを備えた半田バンプ付き配線基
板を提供することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明を添付の図面に基づ
き詳細に説明する。図１は、本発明の半田バンプ付き配
線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、図２は
その要部拡大断面図である。また、図３は本発明の半田
バンプ付き配線基板の製造方法を説明するための工程毎
の要部断面図である。

【００１１】図１において、１は配線基板、３は半田バ
ンプ、11は外部リードピンであり、これらの配線基板１
と半田バンプ３と外部リードピン11とで本例の半田バン
プ付き配線基板が構成されている。なお、この例では外
部リードピン11を有する例を示したが、外部リードピン
11は必ずしも必要ではなく、外部リードピン11に代えて
例えば半田から成る外部接続用の端子を設けてもよい。

【００１２】配線基板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
の芯体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をそ
れぞれ複数層ずつ積層するとともに最表層に耐半田樹脂
層１ｃを積層して成り、芯体１ａや各絶縁層１ｂの表面
には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】配線基板１を構成する芯体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0.1〜1.0ｍｍ程度の複数の貫通孔４を有している。
そして、各貫通孔４の内壁には貫通導体５が被着されて
おり、芯体１ａの上下面に形成された配線導体２同士が
貫通導体５を介して電気的に接続されている。

【００１４】このような芯体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貫通孔４用のドリル加
工を施すことにより製作される。なお、芯体１ａの上下
面の配線導体２は、芯体１ａ用の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
り芯体１ａの上下面に所定のパターンに形成される。ま
た、貫通導体５は、芯体１ａに貫通孔４を設けた後に、
この貫通孔４の内壁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
ることにより貫通孔４の内壁に被着形成される。

【００１５】さらに、芯体１ａは、その貫通孔４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６が充填されている。樹脂柱
６は、貫通孔４を塞ぐことにより貫通孔４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４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、この樹脂柱６を含む芯体１ａの上下面に絶縁層１
ｂが積層されている。

【００１６】芯体１ａの上下面に積層された絶縁層１ｂ
は、それぞれの厚みが20〜60μｍ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７を有しており、これらの貫通孔７内には貫通導体
８が形成されている。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とを貫通導体８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20〜60μ
ｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂のフィルムを芯体１ａ上
下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザー加
工により貫通孔７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表面および貫通孔７内に被着さ
れた配線導体２および貫通導体８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７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、最表層の絶縁層１ｂ上には耐半田
樹脂層１ｃが被着されている。耐半田樹脂層１ｃ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、後述する半田接合パッド９やピン接
合パッド10の配線基板１への接合強度を大きなものとす
る作用をなす。

【００１９】このような耐半田樹脂層１ｃは、その厚み
が10〜50μｍ程度であり、耐半田樹脂層１ｃ用の感光性
を有する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
て半田接合パッド９やピン接合パッド10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、耐半田樹脂層１ｃ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、半田接合パッド９やピン接合
パッド10に対応する位置にレーザービームを照射し、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半
田接合パッド９やピン接合パッド10を露出させる開口部
を有するように形成される。

【００２０】また、配線基板１の上面から下面にかけて
形成された配線導体２は、電子部品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、配線基
板１の上面の実装領域に設けられた部位の一部が電子部
品の各電極に例えば鉛−錫共晶合金から成る半田バンプ
３を介して接合される半田接合パッド９を、配線基板１
の下面に露出した部位の一部が外部電気回路基板に接続
される外部リードピン11を接合するためのピン接合パッ
ド10を形成している。このような半田接合パッド９やピ
ン接合パッド10は、配線導体２に接続された導体層から
成る略円形のパターンの外周部を耐半田樹脂層１ｃによ
り0.15〜0.35μｍ程度の幅で被覆してその外周縁を画定
することによりその直径が、半田接合パッド９であれば
70〜200μｍ程度に、ピン接合パッド10であれば0.5〜2.
5ｍｍ程度になるように形成されている。なお、このよ
うに半田接合パッド９およびピン接合パッド10の外周部
を耐半田樹脂層１ｃにより被覆することによって、半田
接合パッド９同士やピン接合パッド10同士の電気的な短
絡が有効に防止されるとともに、半田接合パッド９やピ
ン接合パッド10の配線基板１に対する接合強度が高いも
のとなっている。

【００２１】なお、通常であれば、半田接合パッド９お
よびピン接合パッド10の露出する表面には、半田接合パ
ッド９やピン接合パッド10の酸化腐蝕の防止と半田バン
プ３や外部リードピン11との接続を良好にするために、
ニッケル、金等の良導電性で耐腐蝕性に優れた金属をめ
っき法により１〜20μｍの厚さに被着することが好まし
い。

【００２２】また、半田接合パッド９には、半田バンプ
３が固着形成されている。半田バンプ３は、鉛−錫、錫
−亜鉛、錫−銀−ビスマス等の半田材料から成り、半田
接合パッド９と電子部品とを電気的および機械的に接続
するための端子として機能し、電子部品の各電極がそれ
ぞれ対応する半田バンプ３に当接するようにして配線基
板１上に電子部品を載置するとともに、これらを例えば
電気炉などの加熱装置で加熱して半田バンプ３を溶融さ
せることにより半田バンプ３と電子部品の電極とが接続
される。

【００２３】そして、本発明の半田バンプ付き配線基板
においては、半田バンプ３は、図２に要部拡大断面図で
示すように、平坦な頂面を有する逆円錐台形状にプレス
されている。このように、半田バンプ３は、平坦な頂面
を有する逆円錐台形状にプレスされていることから、半
田バンプ３の頂面の面積が大きなものとなり、その結
果、電子部品を配線基板１の上面に搭載する際に、半田
バンプ３の形成位置に製造ばらつきによる僅かなずれが
あったとしても、面積の大きな頂面を有する半田バンプ
３と電子部品の電極とが良好に接触して電子部品の電極
と半田バンプ３とを正確かつ良好に接続することができ
る。

【００２４】なお、本発明において、このような形状の
半田バンプ３を半田接合パッド９上に形成するには、ま
ず、図３（ａ）に要部断面図で示すように、上面に半田
接合パッド９を設けた配線基板１を準備する。

【００２５】次に、図３（ｂ）に要部断面図で示すよう
に、半田接合パッド９上に例えば錫：鉛＝９：１〜４：
６から成る半田粒子を含有する半田ペースト12を印刷塗
布する。

【００２６】次に、図３（ｃ）に要部断面図で示すよう
に、半田ペースト12を印刷した配線基板１をリフロー炉
に通し、半田粒子の融点以上の230〜280℃に加熱して、
半田接合パッド９上に半田ペースト12を溶融させて表面
が球面状の半田バンプ13を形成する。

【００２７】次に、図３（ｄ）に要部断面図で示すよう
に、耐半田樹脂層１ｃの上に半田バンプ１３の頂部を突
出させる逆円錐台形状の開口部１５ａを有する樹脂層１
５を形成する。このような樹脂層１５は、ネガ型の感光
性樹脂を配線基板１の上面に塗布するとともに周知のフ
ォトリソグラフィ法により露光および現像して開口部１
５ａを有するようにパターニングし、それを熱および紫
外線硬化させることにより形成される。このとき樹脂層
１５を形成するネガ型の感光性樹脂は、露光により感光
された部分が現像により残るタイプの感光性樹脂であ
り、露光の際には、光の散乱により感光性樹脂の表面分
部よりも感光性樹脂の底面部分の方が広がって感光され
るために、現像された後に樹脂層１５に形成される開口
部１５ａの形状は逆円錐台形状となる。

【００２８】次に、図３（ｅ）に要部断面図で示すよう
に、平板状のコイニング冶具14を用いて樹脂層１５の開
口部１５ａから突出した半田バンプ13の頂部をプレスし
て押し潰すことにより、開口部１５ａ内に平坦な頂面を
有する逆円錐台形状の半田バンプ３を形成する。このと
き、半田バンプ１３はプレスによりその頂部が押し潰さ
れて逆円錐台形状の開口部１５ａ内に充填されるため平
坦でかつ径が均一な大きな面積の頂面を有する逆円錐台
形状の半田バンプ３が正確かつ容易に得られる。

【００２９】最後に、樹脂層１５を配線基板１から剥離
除去することにより、逆円錐台形状の半田バンプ３を備
えた半田バンプ付き配線基板を得ることができる。な
お、樹脂層１５を配線基板１から剥離するには、絶縁樹
脂を剥離可能な溶剤に浸漬するか、あるいは剥離可能な
溶剤を噴霧して剥離する。

【００３０】このような、半田バンプ３は、その高さが
略５〜35μｍ程度、頂面の径が略80〜150μｍ程度であ
る。また、半田バンプ３の側面の角度は95〜120度程度
である。このように半田バンプ３の側面の角度を95〜12
0度程度とすることにより、上述の形状の半田バンプ３
を容易かつ良好に形成することができる。

【００３１】また、ピン接合パッド10には、銅や鉄−ニ
ッケル−コバルト合金等の金属から成る外部リードピン
11が半田バンプ３よりも融点が高い半田を介して接合さ
れている。外部リードピン11は、配線基板１に実装され
る電子部品を外部電気回路基板に電気的に接続するため
の端子部材として機能し、外部リードピン11を外部電気
回路基板の配線導体に半田やソケットを介して接続する
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。

【００３２】かくして本発明により提供される半田バン
プ付き配線基板によると、配線基板１の上面に電子部品
をその電極が半田バンプ３に当接するようにして載置す
るとともに、半田バンプ３を溶融させて電子部品の電極
と半田接合パッド９とを接合させることにより電子装置
となる。

【００３３】なお、本発明は、上述の実施形態の一例に
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が可能であることはいうまでもな
い。

【００３４】

【発明の効果】本発明の半田バンプ付き配線基板によれ
ば、半田バンプはプレスにより平坦化された頂面を有す
る逆円錐台形状であることから、半田バンプの頂面の面
積が大きなものとなり、その結果、電子部品を配線基板
の上面に載置する際に、半田バンプの形成位置に製造ば
らつきによる僅かなずれがあったとしても、面積の大き
な頂面を有する半田バンプと電子部品の電極とが良好に
接触して電子部品の電極と配線基板の半田バンプとを正
確かつ良好に接続することができる。

【００３５】また、本発明の半田バンプ付き配線基板の
製造方法によれば、配線基板の上面に半田バンプの頂部
を突出させる逆円錐台形状の開口部を有する樹脂層を形
成し、前記樹脂層より突出した半田バンプをプレスして
押し潰すことにより、樹脂層の開口部内に平坦な頂面を
有する逆円錐台形状の半田バンプを形成した後に、前記
逆円錐台形状の開口部を有する樹脂層を剥離することか
ら、平坦でかつ径が均一な大きな面積の頂面を有する逆
円錐台形状の半田バンプを備えた半田バンプ付き配線基
板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半田バンプ付き配線基板の実施形態例
の断面図である。

【図２】図１に示す半田バンプ付き配線基板の要部拡大
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
工程毎の要部断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・配線基板 ３・・・・・逆円錐台形状の半田バンプ ９・・・・・半田接合パッド 13・・・・・プレスされる前の半田バンプ 14・・・・・コイニング冶具 15・・・・・樹脂層 15ａ・・・・逆円錐台形状の開口部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配線基板の上面に半田接合パッドを複数
   個配置し、該半田接合パッド上に、頂面が平坦化された
   半田バンプを形成して成る半田バンプ付き配線基板にお
   いて、前記半田バンプは、前記頂面を有する逆円錐台形
   状であることを特徴とする半田バンプ付き配線基板。
2. 【請求項２】 配線基板の上面に複数の半田接合パッド
   を設ける工程と、前記半田接合パッド上に表面が球面状
   の半田バンプを形成する工程と、前記配線基板の上面
   に、前記半田バンプをそれぞれ取り囲み、かつ該半田バ
   ンプの頂部を突出させる逆円錐台形状の開口部を有する
   樹脂層を被着する工程と、前記樹脂層より突出した前記
   半田バンプの頂部をプレスして押し潰すことにより、前
   記開口部内に平坦な頂面を有する逆円錐台形状の半田バ
   ンプを形成する工程と、前記樹脂層を前記配線基板から
   剥離する工程とを順次行なうことを特徴とする半田バン
   プ付き配線基板の製造方法。