JP2004172519A

JP2004172519A - Wiring board and its manufacturing method

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Publication number: JP2004172519A
Application number: JP2002339032A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Aoyama; 幸裕青山; Kenzo Kawaguchi; 健藏川口; Kazuhisa Sato; 和久佐藤; Toru Matsuura; 松浦　　徹
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2004-06-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wiring board which is capable of keeping good bonding state with pads for mounting electronic parts and pads for mounting the wiring board on a printed circuit board, and between the printed circuit board and the electronic parts, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: The wiring board 1 is equipped with an FC pad 11 where a flip chip mounting solder bump 18 is formed on the first main surface of a board main body 10. Furthermore, the wiring board 1 is equipped with a BGA pad 13 where a solder ball mounting solder layer 19 for manufacturing a BGA package by mounting a solder ball is formed on the second main surface of the board main body 10. The wiring board 1 is equipped with the solder bump 18 formed on the surface of the FC pad 11 only through the intermediary of an Au layer 51. The solder ball mounting solder layer 19 is formed on the surface of the BGA pad 13 only through the intermediary of the Au layer 51. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、それぞれＡｕ層およびハンダ層がこの順序にてパッド表面上に積層形成されてなるパッド表面の形態を有する配線基板および、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、配線基板としては、銅メッキにて構成された配線パターンを有する合成樹脂製又はセラミック製の基板本体表面に、複数の入出力端子を主表面に備えたＬＳＩやＩＣチップあるいはチップコンデンサなどの電子部品を搭載するためのパッドを備えた電子部品搭載用の配線基板が知られている。また、この種の配線基板としては、電子部品をフリップチップ実装方式にて接合するためのハンダバンプを、パッド表面上に備えたものが知られている。
【０００３】
上記のようなフリップチップ実装用のハンダバンプを備えた配線基板は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）、ピングリッドアレイ（ＰＧＡ）などといったタイプのパッケージ製造に用いられ、そのハンダバンプが形成されたパッドを有する基板本体の第一主表面とは反対側の基板本体の第二主表面には、例えば、球状のハンダ（所謂、ハンダボール）を取り付けてＢＧＡパッケージを作成するためのハンダ層が、その第二主表面のパッド表面上に形成されている。
【０００４】
ところで、このような配線基板を製造する際には、フリップチップ実装用の上記ハンダバンプやハンダボール取付用の上記ハンダ層をパッド表面上に形成する前に、無電解Ｎｉ（ニッケル）メッキ、さらにＡｕ（金）メッキをこの順序にてパッド表面に施し、該パッド表面に、Ｎｉメッキ層およびＡｕメッキ層をこの順序にて積層形成することが一般的に行われている。これらＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層は、ハンダの濡れ性が悪いパッドに対して良好なハンダ付けが行えるようにするとともに、不動態膜としてのＡｕメッキ層にてＮｉメッキ層の酸化を防ぎ、安定してハンダ付け性を得るために形成するものである。そのため、上記ハンダバンプや上記ハンダ層は、Ｎｉメッキ層およびＡｕメッキ層を介して、パッドと接続されることになる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１７７０１０号公報（段落００３３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにＮｉメッキ層をパッド表面に形成すると、電子部品実装時やハンダボール取付時における熱作用により、Ｎｉメッキ層のＮｉがハンダ内部にまで拡散して、該ハンダ（上記ハンダバンプや上記ハンダ層）の成分元素であるＳｎ（錫）などと脆い金属間化合物が形成され、これが原因で、電子部品やハンダボールとパッドとの間の接合強度が十分に確保できないなどの問題があった。
【０００７】
また、電子部品と配線基板との間や、配線基板とハンダボールを介して接続されるプリント基板（マザーボードなど）との間には、熱膨張率の違いにより応力が働くから、上述のようにして脆い金属間化合物が形成されると、熱サイクルの繰り返しによって、パッド表面に形成されたＮｉメッキ層とハンダとの間に、クラック等の欠陥が発生するなどして、これが原因でパッドと電子部品又はプリント基板との間の電気的接続を良好に保持できなくなり、製品の信頼性を損なうことに繋がる。
【０００８】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、パッドと、電子部品やプリント基板との間の接合を良好に保つことが可能な配線基板および、その製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記課題を解決するための本発明の配線基板は、
配線構造を有する基板本体と、
該基板本体表面に配列された銅製のパッドと、
該パッド表面に接触し、かつ、前記パッド表面を被覆するＡｕ層と、
該Ａｕ層の直上に位置し、かつ、前記パッド表面を被覆するハンダボール取付用の第一ハンダ層と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の配線基板においては、ハンダボール取付用の第一ハンダ層が、従来のようにＮｉメッキ層を介さず、Ａｕ層のみを介した形で、パッド表面上に形成されているので、Ｎｉ−Ｓｎ合金などの脆い金属間化合物が、パッドと第一ハンダ層との間に形成されることがなく、パッドと第一ハンダ層との間の接合を良好に保つことができる。
【００１１】
したがって、本発明の配線基板のパッドにハンダボールを取り付けて、ＢＧＡパッケージを作製し、これをマザーボード等のプリント基板に接合すれば、熱膨張などで配線基板のパッドとハンダボールに接合された第一ハンダ層との間に応力が集中したとしても、そのパッドとハンダ層との間でクラックが生じたりするのを十分に抑制することが可能となる。その結果、耐久性が高く、長期に渡り、プリント基板との間の電気的接続を良好に保つことのできる信頼性の高い配線基板とすることができる。
【００１２】
また、酸化されやすい銅製のパッドの表面には、該表面を被覆するように、Ａｕ層が形成されてなるので、パッド表面が酸化されることを効果的に抑制することができる。そして、この酸化抑制により、Ａｕ層を介したパッドと第一ハンダ層との接合強度等の接合性が有為に確保することが可能となる。
【００１３】
次に、本発明の配線基板における上記パッドは、その周縁が前記基板本体表面に形成されたソルダーレジスト層に包囲されており、パッド表面を被覆する第一ハンダ層は、その上面が前記ソルダーレジスト層の上面より低くなるように形成されてなることを特徴とする。
【００１４】
パッドは、その周縁が基板本体表面に形成させたソルダーレジスト層にて包囲した状態とすることが望ましい。このような状態となすことで、パッド自体を、電気的短絡が起こらないように十分に外部との絶縁性が確保された状態となすことができる。また、このようにソルダーレジスト層を形成した場合、第一ハンダ層の上面は、ソルダーレジスト層の上面より低くなるように形成することが望ましい。その結果、ソルダーレジスト層上面と第一ハンダ層上面との間に窪みを形成することができ、その窪みにて位置精度よく簡便にハンダボールを位置決めしてハンダ層上面に載置することができる。
【００１５】
ここまでに述べた本発明に係わるパッド表面の形態は、パッドと、ハンダボール取付用の第一ハンダ層とに連関したものであったが、ハンダボール取付用のものに限らず、他の用途のパッドに関しても同じ効果もって応用できる。そこで、以下、そのようなパッド表面の形態に係わる第二、第三の本発明の配線基板について説明する。
【００１６】
そこで、第二の本発明の配線基板は、
配線構造を有する基板本体と、
該基板本体表面に配列された銅製のパッドと、
該パッド表面に接触し、かつ、前記パッド表面を被覆するＡｕ層と、
該Ａｕ層の直上に位置し、かつ、前記パッド表面を被覆するフリップ実装用の第二ハンダ層とされるハンダバンプと、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
上記第二の本発明の配線基板においては、フリップチップ実装用の第二ハンダ層とされるハンダバンプが、従来のようなＮｉメッキ層を介さず、Ａｕ層のみを介した形で、パッド表面上に形成されているので、ハンダバンプとパッドとの間にＮｉ−Ｓｎ合金などのような脆い金属間化合物が生成されず、ハンダバンプとパッドとの間の接合を良好に保つことができる。
【００１８】
したがって、第二の本発明の配線基板のパッド上に形成されたハンダバンプにＩＣチップなどの電子部品を搭載すれば、熱膨張などで電子部品が剥離したり、接合部として機能するハンダバンプにクラックが生じて、電子部品と配線基板との間の電気的接続が良好に保てなくなるなど不具合の発生を効果的に抑制または防止することができる。
【００１９】
次に、第三の本発明の配線基板は、
配線構造を有する基板本体と、
該基板本体の第一主表面に配列された銅製の第一パッドと、
前記基板本体の前記第一主表面とは反対側の第二主表面に配列された銅製の第二パッドと、
前記第一パッド表面に接触し、かつ、前記第一パッド表面を被覆する第一Ａｕ層と、該第一Ａｕ層の直上に位置し、かつ、前記第一パッド表面を被覆するハンダボール取付用の第一ハンダ層と、
前記第二パッド表面に接触し、かつ、前記第二パッド表面を被服する第二Ａｕ層と、該第二Ａｕ層の直上に位置し、かつ、前記第二パッド表面を被覆するフリップ実装用の第二ハンダ層とされるハンダバンプと、
を備え、前記基板本体は、前記第一パッドと、前記第二パッドと、を電気的に接続する前記配線構造を有することを特徴とする。
【００２０】
上記第三の本発明においては、それぞれハンダボール取付用の第一ハンダ層およびフリップチップ実装用の第二ハンダ層とされるハンダバンプが、従来のようなＮｉメッキ層を介さず、Ａｕ層のみを介した形で、それぞれ基板本体の第一主表面に配列された第一パッド表面上および第二主表面に配列された第二パッド表面上に形成されている。よって、上記同様の理由にて、第一ハンダ層と第一パッドとの間の接合、およびハンダバンプと第二パッドとの間の接合を良好に保つことができる。その結果、第三の本発明の配線基板を用いてば、熱膨張などによる応力に耐性のあるＢＧＡパッケージを作製することができて、ＩＣチップなどの電子部品と配線基板との間の電気的接続、配線基板とプリント基板（マザーボード等）との間の電気的接続、ひいては、電子部品とプリント基板との間の電気的接続を、良好に保つことができる。
【００２１】
次に、第三の本発明の配線基板における第一パッドは、その周縁が基板本体表面に形成されたソルダーレジスト層に包囲されており、第一パッド表面を被覆する第一ハンダ層は、その上面がソルダーレジスト層の上面より低くなるように形成されてなることを特徴とする。
【００２２】
第一の本発明に係わり上述したのと同様の理由にして、第一パッドを、自身の周縁が基板本体表面に形成されたソルダーレジスト層に包囲された状態とした場合、第一ハンダ層の上面がソルダーレジスト層の上面より低くなるように形成するのが望ましい。その結果、ソルダーレジスト層上面と第一ハンダ層上面との間に窪みを形成することができ、その窪みにて位置精度よく簡便にハンダボールを位置決めしてハンダ層上面に載置することができる。
【００２３】
次に、上述してきた本発明の配線基板の形態となすための有用な製造方法とされるとともに、本発明の配線基板の形態も含めて、パッド表面に直接、Ａｕ層を形成し、該Ａｕ層の表面にさらに直接、ハンダボール取付用やフリップチップ実装用としてのハンダ層を形成させる形にて製造される形態の配線基板の製造方法として、有用に適用される本発明の配線基板の製造方法について述べる。
【００２４】
そこで、本発明の配線基板の製造方法は、
配線構造を有する基板本体の第一主表面および該第一主表面とは反対側の第二主表面のうち少なくとも一方の表面に配列された銅製のパッドの表面に、それぞれＡｕ層およびハンダ層をこの順序にて積層形成させる配線基板の製造方法であって、
前記基板本体に形成された前記パッドの表面に直接、Ａｕメッキを施し、前記Ａｕ層を形成するＡｕメッキ工程と、
該Ａｕメッキ工程の後、前記Ａｕ層の表面にハンダペーストを直接印刷するハンダ印刷工程と、
該ハンダ印刷工程の後、前記ハンダペーストをリフローし、前記ハンダ層を形成するリフロー工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２５】
上記本発明の製造方法によれば、Ａｕメッキ工程にて、基板本体の第一主表面および該第一主表面とは反対側の第二主表面のうち少なくとも一方の表面に配列された銅製のパッドの表面に、Ａｕメッキを施しＡｕ層を形成させる。つまり、従来のようなＮｉメッキ層を形成させない。また、このようにＡｕ層を形成することで、Ａｕメッキ工程後の工程中における、酸化されやすい銅製のパッド表面の酸化を効果的に抑制することが可能になるとともに、この酸化抑制により、パッド表面上にハンダ層を、ハンダ濡れ性を高めた状態で形成させることが可能となる。その結果、パッドとハンダ層との接合強度等の接合性を有為に確保することが可能となる。
【００２６】
さらに、基板本体の第一主表面に配列された銅製のパッド表面上に形成させるハンダ層の具体的な例示としたは、上記したハンダボール取付用の第一ハンダ層などを挙げることができ、一方、基板本体の第二主表面に配列された銅製のパッド表面上に形成させるハンダ層の具体的な例示としては、上記したフリップチップ実装用のハンダバンプなどを挙げることができる。
【００２７】
なお、上述の本発明の製造方法においては、リフロー工程にて、Ａｕ層の表面に形成したハンダペーストをリフローすることによりハンダ層を形成することになる。この際、Ａｕ層の層厚は、ハンダ層の層厚よりも小さく、例えば、２０ｎｍ〜２００ｎｍといった程度であるので、リフローにてハンダ層を形成した後には、Ａｕの過度の流れによりＡｕ層自体の消滅や、パッド表面を部分的に被覆する形でのみＡｕ層が残存するといった形態となる場合もある。この場合、上記本発明の配線基板の形態とは異なる形態の配線基板となるが、従来のようなＮｉメッキ層を形成させないことによる効果や、Ａｕ層を形成させる主要な目的である、ハンダ層を形成させるまでのパッド表面の酸化を抑制すること自体は同様に機能させることができるので、本発明の製造方法を用いて製造される配線基板は、上述した本発明の配線基板と同内容の効果を得るものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面を併用して説明する。
図１は、ＩＣチップ３及びハンダボール５が取り付けられた配線基板１の側面の構成を表す概略側面図である。また、図２は、基板本体１０の第一主表面の構成を表す説明図（同図（ａ））及び、その第一主表面とは反対側の第二主表面の構成を表す説明図（同図（ｂ））である。この他、図３は、配線基板１の断面の構成を概略的に表す概略断面図（同図（ａ））と、基板本体１０の第二主表面に形成されたパッド１３周辺の断面構成を表す概略拡大断面図（同図（ｂ））である。
【００２９】
本発明が適用された配線基板１は、２９ｍｍ四方の基板本体１０を備え、その基板本体１０の両面に銅メッキからなるパッド１１，１３を備えている。基板本体１０は、エポキシ樹脂などの合成樹脂から構成される基体２０と、銅メッキ２１，２２，２６，３３による配線層と、樹脂絶縁層２９，３５と、を備えている。
【００３０】
この基板本体１０には、第一主表面の中央部（中央の概ね１０ｍｍ四方）に、最上層の配線層として、ＩＣチップ３の入出力端子の配列パターンに対応する配列で、複数の上記パッド１１（以下、「ＦＣパッド１１」とも表現する。）が形成されている。また、基板本体１０の第二主表面には、略全面（概ね２５ｍｍ四方）に分散して複数の上記パッド１３（以下、「ＢＧＡパッド１３」とも表現する。）が配列されている。
【００３１】
また、基板本体１０の表面には、ＦＣパッド１１及びＢＧＡパッド１３を構成する銅メッキ２１，２２の一部を露出した状態で、ソルダーレジスト層１５が形成されている。即ち、両面のパッド（ＦＣパッド１１及びＢＧＡパッド１３）は、基板本体１０最上部のソルダーレジスト層１５に周囲（周縁）を包囲されており、そのソルダーレジスト層１５が形成されていない基板本体１０の凹部１６，１７内に位置している。
【００３２】
尚具体的に、本実施例の配線基板１では、ＦＣパッド１１の径が概ね１００μｍ程度の大きさになるように、凹部１６を形成している（ただし、搭載するＩＣチップ３により大きさは若干異なる。）。そして、ＢＧＡパッド１３の径が概ね５３０μｍになるように、凹部１７を形成している。この他、ソルダーレジスト層１５は、ＢＧＡパッド１３表面より概ね２１μｍの高さまで形成されている。
【００３３】
また、この基板本体１０の第一主表面に配列されたＦＣパッド１１には、フリップチップ実装方式にてＩＣチップ３を接合するためのＰｂ−Ｓｎ共晶ハンダからなるハンダバンプ１８がソルダーレジスト層１５より突出するようにして形成されている（図３（ａ）参照）。尚、このハンダバンプ１８は、ＦＣパッド１１の表面に接触し、該表面を被覆する形で形成されてなるＡｕ層５１の直上に、ＦＣパッド１１の表面を被覆する形で形成されている。
【００３４】
また、第二主表面に配列されたＢＧＡパッド１３には、ハンダボール５（本実施例ではφ＝６００μｍ）を接合して取り付けるためのＰｂ−Ｓｎ共晶ハンダからなるハンダボール取付用ハンダ層１９が、そのＢＧＡパッド１３の表面を被覆するようにして形成されている。尚、このハンダボール取付用ハンダ層１９は、その上面（より詳しくは、頂点）がソルダーレジスト層１５の上面より低い位置となるようにされているとともに、ＢＧＡパッド１３の表面に接触し、該表面を被覆する形で形成されてなるＡｕ層５１の直上に形成されている（図３（ｂ）参照）。具体的には、ハンダボール取付用ハンダ層１９は、ソルダーレジスト層１５の上面から１０μｍ程度低い位置にその頂点がくるように形成されている。また、ＢＧＡパッド１３およびＦＣパッド１１の表面に形成されるＡｕ層５１の層厚は、２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度とされる。
【００３５】
次に、上記構成の配線基板１の製造に適用可能な製造方法について、その一実施例を説明する。本実施例においては、基板本体１０の作製工程（図４（ａ））、洗浄工程（図４（ｂ））、Ａｕメッキ工程、ハンダ印刷工程（図４（ｃ）及び図４（ｄ））、リフロー工程（図４（ｅ））の各工程を経て配線基板１を製造しているため、以下では、この順に各工程について説明する。ただし、基板本体１０は、周知の方法で作製されているため、ここでは簡単に説明することにする。
【００３６】
基板本体１０の作製工程では、まず基体２０の両面に、銅箔２５（１０〜１５μｍ程度）を形成する。この後、ドリルやレーザ等で基体２０にスルーホール（貫通孔）を形成し、銅箔２５が形成された基体２０の両面及びスルーホール内の側面に銅メッキ２６を施して、基体２０の両面の銅メッキ２６をスルーホールを介して接続する。更に、基体２０上の銅メッキ２６表面を粗化し、スルーホールを充填材２７（例えば、エポキシ樹脂）にて充填する。
【００３７】
そして、両面の銅メッキ２６上にエッチングレジスト層（図示せず）を形成し、配線パターンに対応するガラスマスクを用いて露光、現像処理を施すことにより、エッチングレジスト層を一部除去し、更に、このエッチングレジスト層上部からエッチング液を用いてエッチング処理を施すことにより、銅メッキ２６及びそれより下層の上記銅箔２５を一部除去して、銅メッキ２６による配線層（配線パターン）を形成する。
【００３８】
この後、残留するエッチングレジスト層を基体２０から除去して、銅メッキ２６を表面粗化し、この上に絶縁フィルムによる樹脂絶縁層２９を形成する。この樹脂絶縁層２９の形成後、露光、現像により一部の樹脂絶縁層２９を除去してビア３１（孔）を形成し、更に、樹脂絶縁層２９を熱硬化、表面粗化する。そして、樹脂絶縁層２９の表面に所定パターンのめっきレジストを形成し、選択的に銅メッキ３３を施し、一層目の銅メッキ２６（配線層）に接続するようにして、二層目の配線層（配線パターン）を形成する。また更に、この二層目の配線層が形成された基体２０上に樹脂絶縁層３５を形成する。尚、このような方法（公知のフォトリソグラフィ技術、アディティブ法、サブトラクティブ法など）で銅メッキによる配線層（配線パターン）の形成及び樹脂絶縁層の形成を繰り返すことにより多層に配線層を形成する。
【００３９】
そして、最上層の配線層を形成した後に、その配線層を構成する銅メッキ２１，２２の表面を粗化し、この上にソルダーレジスト層１５を形成する。このソルダーレジスト層１５の形成後には、露光、現像により、配列するパッド１１，１３表面のソルダーレジスト層１５のみを選択的に除去して上記凹部１６，１７を形成し、これにより銅メッキ２１，２２を露出させてソルダーレジスト層１５に周囲を包囲されるパッド１１，１３を形成する。
【００４０】
このパッド１１，１３形成後には、ソルダーレジスト層１５に対して熱硬化、表面粗化などの処理を施す。以上の処理により、ＦＣパッド１１とＢＧＡパッド１３とを下層の配線層を介して電気的に接続する基板本体１０が完成する。また、このように基板本体１０が完成した後においては、洗浄工程に処理を移行する。
【００４１】
洗浄工程では、過硫酸ナトリウム溶液にパッド（ＦＣパッド１１及びＢＧＡパッド１３）の表面を浸すことにより、パッド１１，１３の表面をソフトエッチングし、パッド１１，１３表面の酸化膜などの不純物を除去する。また、硫酸にパッド（ＦＣパッド１１及びＢＧＡパッド１３）表面を浸すことにより、パッド１１，１３表面を洗浄し、パッド１１，１３表面の酸化膜やその他の不純物などをパッド１１，１３表面から除去する。
【００４２】
尚、この工程は、主に、パッド１１，１３表面を洗浄することにより酸化膜を除去するとともに表面の平坦性を高めることで、この後のハンダ層形成時におけるハンダの濡れ性を良くするために行う工程である。本実施例では、二種類の溶液（過硫酸ナトリウム溶液及び硫酸）を用いて酸化膜を除去し、不純物をパッド１１，１３表面から除去するようにしているが、いずれか一方の溶液を用いるだけでも酸化膜、不純物の除去は十分可能であり、洗浄工程では、過硫酸ナトリウム溶液による洗浄、硫酸による洗浄、一方だけ行っても良い。
【００４３】
この洗浄工程後には、Ａｕメッキ工程にて、ＦＣパッド１１及びＢＧＡパッド１３に対して、直接Ａｕメッキを施し、Ａｕ層５１を形成させる。そして、このＡｕメッキ工程後に、ハンダ印刷工程に移行する。このハンダ印刷工程では、まず、最初にＦＣパッド１１表面に形成されたＡｕ層５１表面に、直接ハンダペースト４１をスクリーン印刷（即ちハンダ印刷）する。このＦＣパッド１１へのハンダ印刷では、ＦＣパッド１１に対応する配列パターンの貫通孔を有するメタルマスクが用いられる。尚、貫通孔の開口径及びメタルマスクの厚みは、形成するハンダバンプ１８の形状に合わせて設定されている。
【００４４】
ＦＣパッド１１表面に形成されたＡｕ層５１表面へのハンダ印刷では、基板本体１０の第二主表面を下側にして載置台４３に載置した後に、このメタルマスクを基板本体１０上面（即ち第一主表面）に載置し、ハンダペースト４１を、そのメタルマスクの上面から塗布することにより、貫通孔を介してＦＣパッド１１表面に形成されたＡｕ層５１表面にハンダペースト４１を直接印刷する。尚、本実施例では、上記メタルマスクを用いることにより、ハンダペースト４１の印刷量を、配線基板完成時のハンダバンプ１８がソルダーレジスト層１５より突出する量に調整している。
【００４５】
この処理を終えると、図４（ｃ）に示すようにメタルマスクを剥がす。尚、図４（ｃ）は、ＦＣパッド１１表面に形成されたＡｕ層５１表面へのハンダ印刷後、メタルマスクを剥がした状態での基板本体１０の態様を表した説明図である。
そして基板本体１０を裏返し、第一主表面を下側にして載置台４３に載置した後に、ＢＧＡパッド１３に対応するパターンの貫通孔４５を有するメタルマスク４７を、基板本体１０の第二主表面に載置し、この後、メタルマスク４７の上面からハンダペースト４１を塗布することにより、貫通孔４５を介してＢＧＡパッド１３表面に形成されたＡｕ層５１表面にハンダペースト４１を直接印刷する。
【００４６】
尚、図４（ｄ）は、ＢＧＡパッド１３表面に形成されたＡｕ層５１表面にハンダペースト４１を印刷する際における基板本体１０の態様を表した説明図である。また、図５は、ハンダペースト４１の印刷時におけるＢＧＡパッド１３表面の構成を拡大して表した説明図である。
【００４７】
上記ＦＣパッド１１表面に形成されたＡｕ層５１表面へのハンダ印刷時と同様、本実施例においては、ＢＧＡパッド１３用に貫通孔４５の開口径、厚みなどを設定して上記メタルマスク４７を形成し、そのメタルマスク４７を用いることにより、ハンダペーストの印刷量を、配線基板完成時のハンダ層１９の上面がソルダーレジスト層１５上面より低くなる量に調整している。
【００４８】
また、上記載置台４３は、基板本体１０の第一主表面のＦＣパッド１１が形成された中央部に接触しないようにして、ＦＣパッド１１が形成されていない基板本体１０の端部を支持する構成にされており、本実施例では、この載置台４３を用いて、ＦＣパッド１１、ＢＧＡパッド１３の順にハンダ印刷を行うことにより、ＦＣパッド１１側に印刷されたハンダペースト４１を崩さずに両面のハンダ印刷を行うようにしている。
【００４９】
この後、リフロー工程において、両面がハンダ印刷された基板本体１０を図４（ｅ）に示すようにリフロー炉内に収容し、そのリフロー炉内でハンダペースト４１を加熱してリフローすることにより、ＦＣパッド１１表面に形成したＡｕ層５１表面にフリップチップ実装用のハンダバンプ１８を形成し、ＢＧＡパッド１３表面に形成したＡｕ層５１表面にハンダボール取付用ハンダ層１９を形成する。尚、このリフロー時において、ハンダペースト４１は、上記洗浄工程でのパッド１１，１３表面の酸化膜除去により、良好にＡｕ層５１表面全体、つまりはパッド１１，１３表面全体に濡れ広がり、上記構成のハンダバンプ１８及びハンダボール取付用ハンダ層１９を形成する。以上のような工程を経て配線基板１は完成する。
【００５０】
また、このように製造された配線基板１のＦＣパッド１１には、周知の技法にて、ＩＣチップ３が載置された状態で、ハンダバンプ１８が溶解され、これによりＩＣチップ３がＦＣパッド１１に接合される。この他、配線基板１のＢＧＡパッド１３には、ハンダボール５が載置された状態で、ハンダボール取付用ハンダ層１９が溶解され、これによりハンダボール５がＢＧＡパッド１３に接合される。また、同時に、ハンダボール５はプリント基板７（マザーボード等）の入出力端子と接合され、これにより配線基板１は、プリント基板７（マザーボード等）に接合される。
【００５１】
また、本実施例の配線基板１においては、ＢＧＡパッド１３上のハンダボール取付用ハンダ層１９がソルダーレジスト層１５の表面より低い位置に形成されているので、ハンダボール取付用ハンダ層１９の表面にハンダボール５を接合する際に、ハンダボール５を精度よく位置決めして載置しやすく、簡便性に富んだ形にてＢＧＡパッケージを作製することができる。また、ハンダボール５が位置ずれしてＢＧＡパッド１３に接合されることによって、接合強度が弱くなる等の不具合の発生を抑制することが可能となる。
【００５２】
尚、基板本体の第一主表面と第二主表面とは、基板本体を挟み相対向する表面同士を意味するものであり、基板本体の一方の主表面を第一主表面と呼んだ場合に、その反対側の主表面を第二主表面と呼ぶといったものであり一義的なものではない。つまり、本実施例では、基板本体１０の第一主表面側にＦＣパッド１１が配列した形としたが、これを第二主表面側にＦＣパッド１１が配列したものと言ってもよく、その場合には、第一主表面側にＢＧＡパッド１３が配列したものと言うことなる。また、本実施例における基板本体１０の第二主表面に配列されたＢＧＡパッド１３は、本発明の基板本体の第一主表面に配列された第一パッドに相当し、基板本体１０の第一主表面に配列されたＦＣパッド１１は、本発明の基板本体の第二主表面に配列された第二パッドに相当し、ハンダボール取付用ハンダ層１９は、本発明のハンダボール取付用の第一ハンダ層に相当し、ハンダバンプ１８は、本発明のフリップチップ実装用の第二ハンダ層に相当する。
【００５３】
また、本発明の配線基板は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施例では、ＦＣパッド１１及びＢＧＡパッド１３の両方に、本発明を適用して、Ｎｉメッキ層を形成せずにＡｕ層５１を形成したが、ＦＣパッド１１だけに本発明を適用してもよいし、ＢＧＡパッド１３だけに本発明を適用してもよい。この他、ハンダバンプ１８及びハンダボール取付用ハンダ層１９には、Ｓｎ−ＡｇやＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ等の共晶ハンダを用いても構わない。
【００５４】
また、上述した配線基板１の製造に適用可能な製造方法の実施例は、配線基板１の製造に限定されるものではない。具体的には、リフロー工程における過度のＡｕ流れに起因して、最終的に製造される配線基板において、Ａｕメッキ工程にて形成したＡｕ層すべてが消滅したり部分的に残存するような形態となるものに対しても上記実施例は上記同内容の効果をもって有為に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の配線基板１の側面の構成を表す概略側面図。
【図２】基板本体１０の第一主表面及び第二主表面の構成を表す説明図。
【図３】配線基板１の断面の構成を概略的に表す概略断面図。
【図４】配線基板１の製造方法に関する説明図。
【図５】ハンダ印刷工程時におけるＢＧＡパッド１３表面の構成を表した説明図。
【符号の説明】
１…配線基板、３…ＩＣチップ、５…ハンダボール、７…プリント基板、１０…基板本体、１１，１３…パッド、１５…ソルダーレジスト層、１６，１７…凹部、１８…ハンダバンプ、１９…ハンダボール取付用ハンダ層、２０…基体、２１，２２，２６，３３…銅メッキ、２９，３５…樹脂絶縁層、４１…ハンダペースト、４３…載置台、４５…貫通孔、４７…メタルマスク[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wiring board having a pad surface configuration in which an Au layer and a solder layer are formed on the pad surface in this order, respectively, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a wiring board, an LSI, an IC chip, or a chip capacitor having a plurality of input / output terminals on a main surface of a synthetic resin or ceramic substrate main body having a wiring pattern formed by copper plating is used. Electronic component mounting wiring boards having pads for mounting electronic components are known. As a wiring board of this type, there is known a wiring board provided with a solder bump for bonding electronic components by a flip-chip mounting method on a pad surface.
[0003]
A wiring board having solder bumps for flip-chip mounting as described above is used for manufacturing a package such as a ball grid array (BGA) or a pin grid array (PGA), and has a pad on which the solder bumps are formed. On the second main surface of the substrate body opposite to the first main surface of the main body, for example, a solder layer for attaching a spherical solder (so-called solder ball) to form a BGA package is provided. It is formed on the surface pad surface.
[0004]
By the way, when manufacturing such a wiring board, before forming the above-mentioned solder bump for flip-chip mounting or the above-mentioned solder layer for mounting a solder ball on the pad surface, electroless Ni (nickel) plating and further Au In general, (gold) plating is performed on the pad surface in this order, and a Ni plating layer and an Au plating layer are laminated and formed on the pad surface in this order. The Ni plating layer and the Au plating layer make it possible to perform good soldering on pads having poor solder wettability, and prevent the Ni plating layer from being oxidized by the Au plating layer serving as a passivation film, thereby stabilizing the stability. It is formed to obtain solderability. Therefore, the solder bumps and the solder layers are connected to the pads via the Ni plating layer and the Au plating layer.
[0005]
[Patent Document 1] JP-A-2001-177010 (Paragraph 0033)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the Ni plating layer is formed on the pad surface as described above, the Ni of the Ni plating layer diffuses into the solder due to the thermal action when mounting electronic components or mounting solder balls, and the solder (the solder bump or the solder bump). A brittle intermetallic compound is formed with Sn (tin), which is a component element of the above-mentioned solder layer, and this causes a problem that the bonding strength between the electronic component or the solder ball and the pad cannot be sufficiently secured. Was.
[0007]
Also, stress acts between the electronic component and the wiring board or between the wiring board and a printed board (such as a motherboard) connected via solder balls due to the difference in the coefficient of thermal expansion. When a brittle intermetallic compound is formed, cracks and other defects occur between the solder and the Ni plating layer formed on the pad surface due to repeated thermal cycling. The electrical connection between the component and the printed circuit board cannot be maintained satisfactorily, which leads to impaired product reliability.
[0008]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a wiring board capable of maintaining good bonding between a pad and an electronic component or a printed board, and a method of manufacturing the same. I do.
[0009]
[Means for Solving the Problems and Functions / Effects]
The wiring board of the present invention for solving the above problems,
A substrate body having a wiring structure;
Copper pads arranged on the substrate body surface,
An Au layer in contact with the pad surface and covering the pad surface;
A first solder layer for solder ball attachment, which is located immediately above the Au layer and covers the pad surface;
It is characterized by having.
[0010]
In the wiring board of the present invention, the first solder layer for attaching the solder ball is formed on the pad surface without the Ni plating layer and only with the Au layer as in the related art. A brittle intermetallic compound such as a Ni—Sn alloy is not formed between the pad and the first solder layer, and good bonding between the pad and the first solder layer can be maintained.
[0011]
Therefore, solder balls are attached to the pads of the wiring board of the present invention to produce a BGA package, and this is joined to a printed board such as a motherboard. Even if stress concentrates on one solder layer, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of cracks between the pad and the solder layer. As a result, a highly reliable wiring board that has high durability and can maintain good electrical connection with the printed board for a long period of time can be provided.
[0012]
Further, since the Au layer is formed on the surface of the copper pad that is easily oxidized so as to cover the surface, the oxidation of the pad surface can be effectively suppressed. And, by this oxidation suppression, it is possible to significantly secure the bonding property such as the bonding strength between the pad and the first solder layer via the Au layer.
[0013]
Next, the pad in the wiring board of the present invention has a periphery surrounded by a solder resist layer formed on the surface of the substrate main body, and a first solder layer covering the pad surface has an upper surface formed by the solder resist layer. It is formed so as to be lower than the upper surface of the layer.
[0014]
It is desirable that the pad be surrounded by a solder resist layer formed on the surface of the substrate body. In such a state, the pad itself can be in a state in which insulation with the outside is sufficiently ensured so that an electric short circuit does not occur. When the solder resist layer is formed as described above, it is preferable that the upper surface of the first solder layer is formed to be lower than the upper surface of the solder resist layer. As a result, a dent can be formed between the upper surface of the solder resist layer and the upper surface of the first solder layer, and the solder ball can be easily positioned with high accuracy in the dent and placed on the upper surface of the solder layer. .
[0015]
The configuration of the pad surface according to the present invention described so far relates to the pad and the first solder layer for solder ball attachment, but is not limited to the one for solder ball attachment, but may be used for other applications. The same effect can be applied to the pad of the present invention. Therefore, hereinafter, the second and third wiring boards of the present invention relating to the form of the pad surface will be described.
[0016]
Then, the wiring board of the second present invention,
A substrate body having a wiring structure;
Copper pads arranged on the substrate body surface,
An Au layer in contact with the pad surface and covering the pad surface;
A solder bump that is located immediately above the Au layer and is a second solder layer for flip mounting that covers the pad surface;
It is characterized by having.
[0017]
In the wiring board according to the second aspect of the present invention, the solder bump serving as the second solder layer for flip-chip mounting is formed on the pad surface only through the Au layer without passing through the conventional Ni plating layer. Therefore, a brittle intermetallic compound such as a Ni—Sn alloy is not generated between the solder bump and the pad, and the bond between the solder bump and the pad can be kept good.
[0018]
Therefore, when an electronic component such as an IC chip is mounted on the solder bump formed on the pad of the wiring board of the second aspect of the present invention, the electronic component is peeled off due to thermal expansion or the like, and cracks are formed on the solder bump functioning as a joint. As a result, it is possible to effectively suppress or prevent the occurrence of problems such as failure to maintain good electrical connection between the electronic component and the wiring board.
[0019]
Next, the wiring board of the third invention is
A substrate body having a wiring structure;
A first copper pad arranged on a first main surface of the substrate body,
A second copper pad arranged on a second main surface opposite to the first main surface of the substrate body,
A first Au layer in contact with the first pad surface and covering the first pad surface; and a solder ball mounting member positioned directly above the first Au layer and covering the first pad surface. And the first solder layer of
A second Au layer that contacts the second pad surface and covers the second pad surface; and a flip-mounting layer that is located immediately above the second Au layer and covers the second pad surface. A solder bump serving as a second solder layer;
Wherein the substrate body has the wiring structure for electrically connecting the first pad and the second pad.
[0020]
In the third aspect of the present invention, the solder bumps, which are the first solder layer for mounting the solder balls and the second solder layer for flip-chip mounting, respectively, do not pass through the Ni plating layer as in the prior art, but only the Au layer. In the form of the interposition, they are formed on the first pad surface arranged on the first main surface of the substrate body and on the second pad surface arranged on the second main surface, respectively. Therefore, for the same reason as described above, the junction between the first solder layer and the first pad and the junction between the solder bump and the second pad can be kept good. As a result, by using the wiring board of the third aspect of the present invention, a BGA package that is resistant to stress due to thermal expansion or the like can be manufactured, and the electrical connection between an electronic component such as an IC chip and the wiring board can be improved. The connection, the electrical connection between the wiring board and the printed board (such as a motherboard), and the electrical connection between the electronic component and the printed board can be kept good.
[0021]
Next, the first pad in the third wiring board of the present invention, the periphery of which is surrounded by a solder resist layer formed on the surface of the substrate body, the first solder layer covering the first pad surface, The upper surface is formed to be lower than the upper surface of the solder resist layer.
[0022]
For the same reason as described above in connection with the first present invention, when the first pad is in a state where its own periphery is surrounded by a solder resist layer formed on the surface of the substrate body, the first pad It is desirable that the upper surface be formed lower than the upper surface of the solder resist layer. As a result, a dent can be formed between the upper surface of the solder resist layer and the upper surface of the first solder layer, and the solder ball can be easily positioned with high accuracy in the dent and placed on the upper surface of the solder layer. .
[0023]
Next, a useful manufacturing method for forming the wiring board of the present invention as described above is provided, and an Au layer is directly formed on the pad surface including the wiring board of the present invention, and the Au layer is formed. Production of the wiring board of the present invention, which is usefully applied as a method of manufacturing a wiring board in a form in which a solder layer for solder ball mounting or flip chip mounting is formed directly on the surface of the layer. The method is described.
[0024]
Therefore, the method for manufacturing a wiring board according to the present invention includes:
An Au layer and a solder layer are respectively provided on the surfaces of copper pads arranged on at least one of the first main surface of the substrate body having the wiring structure and the second main surface opposite to the first main surface. A method of manufacturing a wiring board which is formed by laminating in this order,
An Au plating step of directly applying Au plating to the surface of the pad formed on the substrate body to form the Au layer;
After the Au plating step, a solder printing step of directly printing a solder paste on the surface of the Au layer;
After the solder printing step, the solder paste is reflowed to form the solder layer,
It is characterized by including.
[0025]
According to the manufacturing method of the present invention, in the Au plating step, the copper main body arranged on at least one of the first main surface of the substrate body and the second main surface on the opposite side to the first main surface. Au plating is performed on the surface of the pad to form an Au layer. That is, the conventional Ni plating layer is not formed. Further, by forming the Au layer in this manner, it is possible to effectively suppress oxidation of the surface of the copper pad that is easily oxidized during the step after the Au plating step. It becomes possible to form a solder layer on the surface in a state where solder wettability is enhanced. As a result, it is possible to significantly secure bonding properties such as bonding strength between the pad and the solder layer.
[0026]
Further, specific examples of the solder layer to be formed on the surface of the copper pad arranged on the first main surface of the substrate main body include the above-described first solder layer for solder ball attachment, and the like. On the other hand, specific examples of the solder layer formed on the surface of the copper pad arranged on the second main surface of the substrate main body include the above-described solder bumps for flip chip mounting.
[0027]
In the above-described manufacturing method of the present invention, the solder layer is formed by reflowing the solder paste formed on the surface of the Au layer in the reflow step. At this time, the layer thickness of the Au layer is smaller than the layer thickness of the solder layer, for example, about 20 nm to 200 nm. Therefore, after the solder layer is formed by reflow, the Au layer itself is formed by an excessive flow of Au. In some cases, or the Au layer remains only partially covering the pad surface. In this case, the wiring board has a form different from the form of the wiring board of the present invention. However, the effect of not forming the Ni plating layer as in the related art, and the main purpose of forming the Au layer are the solder layer Since the suppression of the oxidation of the pad surface until the formation of the same can be made to function similarly, the wiring board manufactured by using the manufacturing method of the present invention has the same contents as the above-described wiring board of the present invention. The effect is obtained.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic side view illustrating a configuration of a side surface of the wiring board 1 to which the IC chip 3 and the solder balls 5 are attached. FIG. 2 is an explanatory view showing the configuration of the first main surface of the substrate main body 10 (FIG. 2A) and an explanatory view showing the configuration of the second main surface opposite to the first main surface ( FIG. In addition, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view schematically showing a cross-sectional configuration of the wiring substrate 1 (FIG. 3A) and a cross-sectional configuration around a pad 13 formed on the second main surface of the substrate main body 10. FIG. 2 is a schematic enlarged sectional view (FIG. 2B).
[0029]
The wiring board 1 to which the present invention is applied includes a 29 mm-square substrate main body 10, and has pads 11 and 13 made of copper plating on both surfaces of the substrate main body 10. The board main body 10 includes a base 20 made of a synthetic resin such as an epoxy resin, wiring layers formed by copper plating 21, 22, 26, and 33, and resin insulating layers 29 and 35.
[0030]
The substrate main body 10 includes a plurality of the above-mentioned pads in the center of the first main surface (approximately 10 mm square at the center) as an uppermost wiring layer in an arrangement corresponding to an arrangement pattern of input / output terminals of the IC chip 3. 11 (hereinafter, also referred to as “FC pad 11”). Further, on the second main surface of the substrate body 10, a plurality of the pads 13 (hereinafter, also referred to as “BGA pads 13”) are arranged over substantially the entire surface (approximately 25 mm square).
[0031]
In addition, a solder resist layer 15 is formed on the surface of the substrate main body 10 with a part of the copper platings 21 and 22 constituting the FC pad 11 and the BGA pad 13 being exposed. That is, the pads (FC pad 11 and BGA pad 13) on both sides are surrounded by the solder resist layer 15 at the top of the substrate body 10 (periphery), and the substrate body 10 on which the solder resist layer 15 is not formed is formed. Are located in the concave portions 16, 17.
[0032]
More specifically, in the wiring board 1 of the present embodiment, the concave portion 16 is formed so that the diameter of the FC pad 11 is approximately 100 μm (however, the size depends on the IC chip 3 to be mounted). Slightly different.). The recess 17 is formed such that the diameter of the BGA pad 13 is approximately 530 μm. In addition, the solder resist layer 15 is formed to a height of approximately 21 μm from the surface of the BGA pad 13.
[0033]
On the FC pads 11 arranged on the first main surface of the substrate body 10, solder bumps 18 made of Pb-Sn eutectic solder for bonding the IC chips 3 by flip-chip mounting are provided with solder resist layers 15. It is formed so as to protrude more (see FIG. 3A). The solder bumps 18 are formed in contact with the surface of the FC pad 11 and cover the surface of the FC pad 11 immediately above the Au layer 51 formed so as to cover the surface.
[0034]
A solder ball mounting solder layer 19 made of Pb-Sn eutectic solder for bonding and mounting the solder balls 5 (φ = 600 μm in this embodiment) is attached to the BGA pads 13 arranged on the second main surface. Are formed so as to cover the surface of the BGA pad 13. The solder ball mounting solder layer 19 has an upper surface (more specifically, an apex) lower than the upper surface of the solder resist layer 15 and contacts the surface of the BGA pad 13. It is formed immediately above the Au layer 51 formed so as to cover the surface (see FIG. 3B). Specifically, the solder layer 19 for attaching a solder ball is formed such that its apex is located at a position lower than the upper surface of the solder resist layer 15 by about 10 μm. The Au layer 51 formed on the surface of the BGA pad 13 and the FC pad 11 has a thickness of about 20 nm to 200 nm.
[0035]
Next, an embodiment of a manufacturing method applicable to the manufacturing of the wiring board 1 having the above configuration will be described. In this embodiment, the manufacturing process of the substrate body 10 (FIG. 4A), the cleaning process (FIG. 4B), the Au plating process, and the solder printing process (FIGS. 4C and 4D). Since the wiring board 1 is manufactured through each step of the reflow step (FIG. 4E), each step will be described below in this order. However, since the substrate body 10 is manufactured by a well-known method, it will be briefly described here.
[0036]
In the manufacturing process of the substrate body 10, first, copper foils 25 (about 10 to 15 μm) are formed on both surfaces of the base 20. Thereafter, through holes (through holes) are formed in the base body 20 with a drill, a laser, or the like, and copper plating 26 is applied to both sides of the base body 20 on which the copper foil 25 is formed and the side surfaces in the through holes. Is connected via a through hole. Further, the surface of the copper plating 26 on the base 20 is roughened, and the through holes are filled with a filler 27 (for example, epoxy resin).
[0037]
Then, an etching resist layer (not shown) is formed on the copper plating 26 on both surfaces, and is exposed and developed using a glass mask corresponding to the wiring pattern, thereby partially removing the etching resist layer. By performing an etching process using an etchant from above the etching resist layer, the copper plating 26 and the copper foil 25 below the copper plating 26 are partially removed to form a wiring layer (wiring pattern) by the copper plating 26. I do.
[0038]
Thereafter, the remaining etching resist layer is removed from the substrate 20, the surface of the copper plating 26 is roughened, and a resin insulating layer 29 of an insulating film is formed thereon. After the formation of the resin insulation layer 29, a portion of the resin insulation layer 29 is removed by exposure and development to form a via 31 (hole), and the resin insulation layer 29 is thermally cured and surface roughened. Then, a plating resist having a predetermined pattern is formed on the surface of the resin insulating layer 29, and selectively plated with copper 33 to be connected to the first copper plating 26 (wiring layer). (Wiring pattern) is formed. Further, a resin insulating layer 35 is formed on the base 20 on which the second wiring layer is formed. In addition, by repeatedly forming a wiring layer (wiring pattern) by copper plating and forming a resin insulating layer by such a method (known photolithography technique, additive method, subtractive method, etc.), a multilayer wiring layer is formed. .
[0039]
After forming the uppermost wiring layer, the surfaces of the copper platings 21 and 22 constituting the wiring layer are roughened, and the solder resist layer 15 is formed thereon. After the formation of the solder resist layer 15, by exposure and development, only the solder resist layer 15 on the surface of the pads 11 and 13 to be arranged is selectively removed to form the concave portions 16 and 17, whereby the copper plating 21 and The pads 11 and 13 are formed by exposing the solder resist layer 22 and surrounding the solder resist layer 15.
[0040]
After the formation of the pads 11 and 13, the solder resist layer 15 is subjected to a process such as thermosetting and surface roughening. Through the above processing, the substrate main body 10 for electrically connecting the FC pad 11 and the BGA pad 13 via the lower wiring layer is completed. After the completion of the substrate main body 10 as described above, the processing shifts to the cleaning step.
[0041]
In the cleaning step, the surfaces of the pads 11 and 13 are soft-etched by immersing the surfaces of the pads (FC pad 11 and BGA pad 13) in a sodium persulfate solution to remove impurities such as oxide films on the surfaces of pads 11 and 13. I do. The surfaces of the pads 11 and 13 are cleaned by immersing the surfaces of the pads (FC pad 11 and BGA pad 13) in sulfuric acid, and oxide films and other impurities on the surfaces of the pads 11 and 13 are removed from the surfaces of the pads 11 and 13. I do.
[0042]
This step is mainly for removing the oxide film by cleaning the surfaces of the pads 11 and 13 and improving the flatness of the surface so as to improve the wettability of the solder during the subsequent formation of the solder layer. This is the step performed. In this embodiment, the oxide film is removed by using two kinds of solutions (sodium persulfate solution and sulfuric acid), and the impurities are removed from the surfaces of the pads 11 and 13. However, only one of the solutions is used. However, the oxide film and impurities can be sufficiently removed, and in the cleaning step, only one of cleaning with a sodium persulfate solution and cleaning with sulfuric acid may be performed.
[0043]
After this cleaning step, in the Au plating step, Au plating is directly applied to the FC pad 11 and the BGA pad 13 to form the Au layer 51. Then, after this Au plating process, the process proceeds to a solder printing process. In this solder printing step, first, the solder paste 41 is screen-printed (ie, solder-printed) directly on the surface of the Au layer 51 formed on the surface of the FC pad 11 first. In the solder printing on the FC pad 11, a metal mask having through holes in an arrangement pattern corresponding to the FC pad 11 is used. The opening diameter of the through hole and the thickness of the metal mask are set according to the shape of the solder bump 18 to be formed.
[0044]
In the solder printing on the Au layer 51 surface formed on the FC pad 11 surface, the metal mask is placed on the mounting table 43 with the second main surface of the substrate body 10 facing down, and then the metal mask is placed on the upper surface of the substrate body 10 (ie, The solder paste 41 is placed on the first main surface, and the solder paste 41 is applied from the upper surface of the metal mask to directly print the solder paste 41 on the surface of the Au layer 51 formed on the surface of the FC pad 11 through the through hole. I do. In the present embodiment, the printing amount of the solder paste 41 is adjusted to the amount by which the solder bumps 18 when the wiring board is completed project from the solder resist layer 15 by using the metal mask.
[0045]
When this process is completed, the metal mask is peeled off as shown in FIG. FIG. 4C is an explanatory view showing an aspect of the substrate main body 10 in a state where the metal mask is peeled off after the solder printing on the surface of the Au layer 51 formed on the surface of the FC pad 11.
Then, the substrate main body 10 is turned upside down and mounted on the mounting table 43 with the first main surface facing down, and then a metal mask 47 having a through hole 45 having a pattern corresponding to the BGA pad 13 is placed on the second main body of the substrate main body 10. The solder paste 41 is applied to the surface of the Au layer 51 formed on the surface of the BGA pad 13 through the through hole 45 by applying the solder paste 41 from the upper surface of the metal mask 47, and thereafter, the solder paste 41 is printed directly. .
[0046]
FIG. 4D is an explanatory diagram showing an aspect of the substrate main body 10 when the solder paste 41 is printed on the surface of the Au layer 51 formed on the surface of the BGA pad 13. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an enlarged configuration of the surface of the BGA pad 13 when the solder paste 41 is printed.
[0047]
In the present embodiment, as in the case of solder printing on the surface of the Au layer 51 formed on the surface of the FC pad 11, in this embodiment, the opening diameter and thickness of the through hole 45 are set for the BGA pad 13, and The printed amount of the solder paste is adjusted by using the metal mask 47 so that the upper surface of the solder layer 19 when the wiring substrate is completed is lower than the upper surface of the solder resist layer 15.
[0048]
Further, the mounting table 43 supports the end of the substrate main body 10 on which the FC pad 11 is not formed so as not to contact the central portion of the first main surface of the substrate main body 10 on which the FC pad 11 is formed. In this embodiment, the mounting table 43 is used to perform solder printing in the order of the FC pad 11 and the BGA pad 13 so that the solder paste 41 printed on the FC pad 11 side is not broken. Solder printing is performed on both sides.
[0049]
Thereafter, in the reflow step, the substrate body 10 having both sides solder-printed is accommodated in a reflow furnace as shown in FIG. 4E, and the solder paste 41 is heated and reflowed in the reflow furnace. A solder bump 18 for flip chip mounting is formed on the surface of the Au layer 51 formed on the surface of the FC pad 11, and a solder layer 19 for mounting a solder ball is formed on the surface of the Au layer 51 formed on the surface of the BGA pad 13. At the time of this reflow, the solder paste 41 is satisfactorily wet and spread over the entire surface of the Au layer 51, that is, over the entire surfaces of the pads 11, 13 due to the removal of the oxide film on the surfaces of the pads 11, 13 in the above-described cleaning step. The solder bump 18 and the solder layer 19 for attaching the solder ball are formed. Through the above steps, the wiring board 1 is completed.
[0050]
The solder bumps 18 are melted on the FC pads 11 of the wiring board 1 manufactured as described above while the IC chips 3 are mounted on the FC pads 11 by a known technique. Joined. In addition, while the solder balls 5 are placed on the BGA pads 13 of the wiring board 1, the solder ball mounting solder layer 19 is melted, and the solder balls 5 are joined to the BGA pads 13. At the same time, the solder balls 5 are joined to input / output terminals of a printed board 7 (such as a motherboard), whereby the wiring board 1 is joined to the printed board 7 (such as a motherboard).
[0051]
Further, in the wiring board 1 of the present embodiment, since the solder ball mounting solder layer 19 on the BGA pad 13 is formed at a position lower than the surface of the solder resist layer 15, the surface of the solder ball mounting solder layer 19 is formed. When the solder ball 5 is bonded to the BGA package, the BGA package can be manufactured in a form that is easy to position and mount the solder ball 5 with high accuracy and that is rich in simplicity. Further, since the solder balls 5 are displaced and joined to the BGA pads 13, it is possible to suppress occurrence of problems such as a decrease in joining strength.
[0052]
In addition, the first main surface and the second main surface of the substrate main body mean surfaces facing each other across the substrate main body, and when one main surface of the substrate main body is referred to as a first main surface. However, the opposite main surface is called a second main surface, and is not unique. That is, in the present embodiment, the FC pads 11 are arranged on the first main surface side of the substrate main body 10, but it may be said that the FC pads 11 are arranged on the second main surface side. In this case, the BGA pads 13 are arranged on the first main surface side. Further, the BGA pads 13 arranged on the second main surface of the substrate main body 10 in this embodiment correspond to the first pads arranged on the first main surface of the substrate main body of the present invention. The FC pads 11 arranged on the main surface correspond to the second pads arranged on the second main surface of the substrate main body of the present invention, and the solder ball mounting solder layer 19 is the second solder ball mounting solder layer of the present invention. The solder bump 18 corresponds to one solder layer, and corresponds to the second solder layer for flip chip mounting of the present invention.
[0053]
Further, the wiring board of the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can adopt various aspects. For example, in the above embodiment, the present invention is applied to both the FC pad 11 and the BGA pad 13 and the Au layer 51 is formed without forming the Ni plating layer. However, the present invention is applied to only the FC pad 11. Alternatively, the present invention may be applied to only the BGA pad 13. In addition, a eutectic solder such as Sn-Ag or Sn-Ag-Cu may be used for the solder bump 18 and the solder layer 19 for attaching a solder ball.
[0054]
The embodiment of the manufacturing method applicable to the manufacturing of the wiring board 1 described above is not limited to the manufacturing of the wiring board 1. More specifically, in the finally manufactured wiring board, due to excessive Au flow in the reflow step, the Au layer formed in the Au plating step may be completely extinguished or partially left. The above-described embodiment can be significantly applied to the above-described embodiment with the same effects as described above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view illustrating a configuration of a side surface of a wiring board 1 according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a first main surface and a second main surface of a substrate body 10.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a cross section of the wiring board 1;
FIG. 4 is a diagram illustrating a method for manufacturing the wiring board 1.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a surface of a BGA pad 13 during a solder printing process.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wiring board, 3 ... IC chip, 5 ... Solder ball, 7 ... Printed board, 10 ... Board body, 11, 13 ... Pad, 15 ... Solder resist layer, 16, 17 ... Depression, 18 ... Solder bump, 19 ... Solder Solder layer for ball mounting, 20: base, 21, 22, 26, 33: copper plating, 29, 35: resin insulating layer, 41: solder paste, 43: mounting table, 45: through hole, 47: metal mask

Claims

A substrate body having a wiring structure;
Copper pads arranged on the substrate body surface,
An Au layer in contact with the pad surface and covering the pad surface;
A first solder layer for solder ball attachment, which is located immediately above the Au layer and covers the pad surface;
A wiring board, comprising:

The pad has a peripheral edge surrounded by a solder resist layer formed on the surface of the substrate body,
2. The wiring board according to claim 1, wherein the first solder layer covering the pad surface is formed such that an upper surface thereof is lower than an upper surface of the solder resist layer.

A substrate body having a wiring structure;
Copper pads arranged on the substrate body surface,
An Au layer in contact with the pad surface and covering the pad surface;
A solder bump that is located immediately above the Au layer and is a second solder layer for flip mounting that covers the pad surface;
A wiring board, comprising:

A substrate body having a wiring structure;
A first copper pad arranged on a first main surface of the substrate body,
A second copper pad arranged on a second main surface opposite to the first main surface of the substrate body,
A first Au layer in contact with the first pad surface and covering the first pad surface; and a solder ball mounting member positioned directly above the first Au layer and covering the first pad surface. And the first solder layer of
A second Au layer that contacts the second pad surface and covers the second pad surface; and a flip-mounting layer that is located immediately above the second Au layer and covers the second pad surface. A solder bump serving as a second solder layer;
Wherein the substrate body has the wiring structure for electrically connecting the first pad and the second pad.

The first pad, the periphery of which is surrounded by a solder resist layer formed on the surface of the substrate body,
The wiring board according to claim 4, wherein the first solder layer covering the surface of the first pad is formed such that an upper surface thereof is lower than an upper surface of the solder resist layer.

An Au layer and a solder layer are respectively provided on the surfaces of copper pads arranged on at least one of the first main surface of the substrate body having the wiring structure and the second main surface opposite to the first main surface. A method of manufacturing a wiring board which is formed by laminating in this order,
An Au plating step of directly applying Au plating to the surface of the pad formed on the substrate body to form the Au layer;
After the Au plating step, a solder printing step of directly printing a solder paste on the surface of the Au layer;
After the solder printing step, the solder paste is reflowed to form the solder layer,
A method for manufacturing a wiring board, comprising: