JP2005010103A

JP2005010103A - プリント回路板の測定方法及びプリント回路板の製造方法

Info

Publication number: JP2005010103A
Application number: JP2003177035A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Morishima; 雅行森島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】半導体パッケージの表面実装において高品質のはんだ付けを行う。
【解決手段】プリント配線基板３内に、該プリント配線基板３の一端から他端に亘って所定間隔毎に設けられた複数の検査用パターン５からなるパターン列を形成する工程と、相隣接する上記検査用パターン５の間隔を測定し、その最小値を求めることによりプリント配線基板３が最も反った位置を検出する工程と、検出された反り位置と検査用パターン５列の最端部の検査用パターンとの見かけ上の距離及び設計上の距離を測定し、検出された反り位置の反り量を検出する工程とを有する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント回路板の測定方法及びプリント回路板の製造方法に関し、特にプリント配線基板の反りを測定する測定方法及びこの測定方法を利用したプリント配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子機器の小型化、高密度化に伴い、プリント回路板に表面実装される半導体パッケージは、ＱＦＰ（ｑｕａｄｆｌａｔｐａｃｋａｇｅ）やＳＯＰ（ｓｍａｌｌｏｕｔｌｉｎｅｐａｃｋａｇｅ）等の周辺にリード端子が設けられたペリフェラル型（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）から、ＢＧＡ（ｂａｌｌｇｒｉｄａｒｒａｙ）やＬＧＡ（ｌａｎｄｇｒｉｄａｒｒａｙ）等のパッケージの下面全体を電極として用いるエリアアレイ型（ａｒｅａａｒｒａｙｔｙｐｅ）に移行しつつある。また、最近では携帯情報端末機器を中心に、チップと同じか又は同等の大きさを持つインターポーザー上にチップを搭載しパッケージした、ＢＧＡよりさらに狭ピッチに形成したＣＳＰ（ｃｈｉｐｓｉｚｅｐａｃｋａｇｅ）が用いられている。
【０００３】
これらＬＧＡやＣＳＰ等に代表されるエリアアレイ型の半導体パッケージは、プリント配線基板上に形成されはんだペーストが塗布されたパッド上に搭載され、リフロー工程を経て基板表面に実装される。
【０００４】
ここで、高品質のはんだ付けを実現するためには、適量のはんだペーストをパッド上に安定して供給することが必要となる。パッド上へのはんだペーストの供給は、一般にパッドの形状に応じたパターンが開口されたメタルマスクが密着され、スクリーン印刷によりはんだペーストが塗布されることにより行われる。メタルマスクは、ステンレス板に、エッチング、メッキ、レーザ加工等ではんだペーストを印刷するための開口部がパッドの形状に対応して形成されている。
【０００５】
メタルマスクは、パッドが形成されたプリント配線基板上に密着される際、プリント配線基板との間にクリアランスが設けられ、このクリアランスは一定とされる必要がある。すなわち、メタルマスクとプリント配線基板とのクリアランスが一定とされないと、隣接したパッドや配線パターン間にはんだペーストがはみ出してできるはんだブリッジや、所望のはんだ量が供給されない未はんだ領域が発生する。
【０００６】
プリント配線基板とメタルマスクとの間隙は、プリント配線基板に反りが生じると一定でなくなる。したがってプリント配線基板の反りを抑制する必要がある。このプリント配線基板の反りを抑制する方法としては、従来より、製造パネルの配線パターンが形成されている回路形成領域と配線パターンが形成されていない周辺の空き領域との銅箔の残存率を合わせる方法や、銅箔により周辺の空き領域の剛性を高める方法、またプリント配線基板の反りを矯正する方法が行われていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開平２−３６３０６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の方法では、以下のような問題があった。先ず、製造パネルの回路形成領域と配線パターンが形成されていない周辺の空き領域との銅箔の残存率を合わせる方法や銅箔により周辺の空き領域の剛性を高める方法では、それぞれの製造パネルにおいて当該方法を取る必要があるため、プリント回路板の製造工程の増加を招き、また必ずしもプリント配線基板の反りが抑制されるとは限らない。
【０００９】
また、プリント配線基板の反りを矯正する方法では、矯正によりプリント配線基板内に残留応力が発生して、それがリフロー工程における熱により解放されて、反りを抑制することが困難となる。したがって、上記何れの方法によってもプリント配線基板の反りを抑制することが困難であり、半導体パッケージをプリント配線基板表面に実装するはんだ付けの品質低下を招くおそれがあった。
【００１０】
そこで、本発明は、プリント配線基板に反りが発生した場合でも、当該反りが発生した位置及び反り量を測定することにより、適量のはんだペーストを安定して供給することにより、半導体パッケージの表面実装において高品質のはんだ付けを行うプリント回路板の測定方法及びプリント回路板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明に係るプリント回路板の測定方法は、プリント配線基板内に、該プリント配線基板の一端から他端に亘って所定間隔毎に設けられた複数の検査用パターンからなるパターン列を形成する工程と、相隣接する上記検査用パターンの間隔を測定し、その最小値を求めることにより上記プリント配線基板が最も反った位置を検出する工程と、上記検出された反り位置と上記検査用パターン列の最端部の検査用パターンとの見かけ上の距離及び設計上の距離を測定し、上記検出された反り位置の反り量を検出する工程とを有する。
【００１２】
このようなプリント回路板の測定方法によれば、プリント配線基板に所定間隔毎に反り検出パターンを設け、この反り検出パターン間の距離を測定することによりプリント配線基板に生じた最大反り位置及び反り量を検出することができる。
【００１３】
また、本発明に係るプリント回路板の製造方法は、プリント配線基板上に、配線パターンとともに該プリント配線基板の一端から他端に亘って所定間隔毎に設けられた複数の検査用パターンからなるパターン列を形成する工程と、相隣接する上記検査用パターンの間隔を測定し、その最小値を求めることにより上記プリント配線基板が最も反った位置を検出する工程と、上記検出された反り位置と上記検査用パターン列の最端部の検査用パターンとの見かけ上の距離及び設計上の距離より、上記検出された反り位置の反り量を検出する工程と、上記プリント配線基板上に、上記検出された反り位置及び反り量に応じて、上記プリント配線基板との距離が一定となるように調整しながらメタルマスクを密着させる工程と、上記プリント配線基板上にはんだペーストを供給し、半導体素子を実装する工程を有する。
【００１４】
このようなプリント回路板の製造方法によれば、プリント配線基板に所定間隔毎に反り検出パターンを設け、この反り検出パターン間の距離を測定することによりプリント配線基板に生じた最大反り位置及び反り量を検出することができる。したがって、検出された最大反り位置及び反り量に応じて、はんだペースト印刷用のメタルマスクとプリント配線基板との距離を調整してはんだペーストを塗布することができる。これにより、所望のはんだ量を安定して塗布することができるため、半導体素子を確実に実装することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用されたプリント回路板の測定方法及びプリント回路板の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明が適用されたプリント回路板１は、図１に示すように、１又は複数のプリント回路板の回路パターン２が形成された製造パネル３を製品サイズに打ち抜かれることにより形成されるものである。この製造パネル３は、回路パターン２が形成されていない周辺の空き領域４に製造パネル３の反り位置及び反り量を検出する反り検出パターン５が形成されている。
【００１６】
製造パネル３は、例えばガラスエポキシ樹脂を用いた銅張積層板であり、完成品となるプリント回路板１の回路パターン２の形成領域と略同一又はやや広い面積を有し略矩形状に形成さている。また、製造パネル３は、公知のフォトリソグラフィを用いたプリントエッチ法等によって、表面３ａに回路パターン２が１又は複数形成されている。
【００１７】
回路パターン２は、ＬＧＡやＣＳＰ等の半導体パッケージが実装されるパッドが形成されている。このパッドには、製造パネル３上にパッドのパターンに応じた開口部が形成されたメタルマスクが密着された後、はんだペーストが印刷されることにより、適量のはんだが塗布され、半導体パッケージが実装される。
【００１８】
製造パネル３の回路パターン２が形成されていない周辺の空き領域４には、製造パネル３の反りを検出する反り検出パターン５が形成されている。反り検出パターン５は、図１に示すように、製造パネル３の外側縁に沿って製造パネル３の一端から他端に亘って条線パターンが形成されている。また、この反り検出パターン５は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、一端から他端に亘って一定間隔ａ毎に条線パターンが直線上に連続するパターン列が形成されている。なお、図２（Ａ）は、反り検出パターン５を製造パネル３の表面３ａ側から見た上面図であり、図２（Ｂ）は製造パネル３の断面図である。
【００１９】
反り検出パターン５は、回路パターン２と同様に、公知のフォトリソグラフィを用いたプリントエッチ法等によって形成される。また、反り検出パターン５は、製造パネル３の回路パターン２が形成されていない周辺の空き領域４に形成されているため、製造パネル３がプリント回路板１の製品サイズに打ち抜かれることにより、プリント回路板１内には現れない。
【００２０】
次いで、反り検出パターンが形成された製造パネル３の反り位置及び反り量の検出方法について説明する。製造パネル３の反り検出は、製造パネル３に回路パターン２が形成された後、はんだペースト印刷用のメタルマスクが密着される前に行われる。
【００２１】
製造パネル３に発生する反りは、大別すると、図３に示すように、回路パターン２が形成された表面３ａ側が盛り上がる場合と、図４に示すように、裏面３ｂ側が盛り上がる場合がある。何れの場合においても、製造パネル３に反りが発生することにより、表面３ａ側から見た反り検出パターン５の見かけ上の間隔は設計上の間隔よりも狭くなる。
【００２２】
すなわち、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、製造パネル３の表面３ａ側が盛り上がるように反った場合、表面３ａ側から見た検出パターン５の見かけ上の間隔ａ１、ａ２、ａ３は、設計上の間隔ａと異なる値を示す。最も反りが大きい位置における製造パネル３の曲率半径は、他の位置における曲率半径より小さくなるため、最も反りが大きい位置における検出パターン５の間隔ａ２は、他の位置における検出パターン５の間隔ａ１及びａ３よりも小さくなる（ａ２＜ａ１＝ａ３）。なお、図３（Ａ）は、製造パネル３の表面３ａ側が盛り上がるように反った場合の反り検出パターン５を製造パネル３の表面３ａ側から見た上面図であり、図３（Ｂ）は製造パネル３の断面図である。
【００２３】
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、製造パネル３の裏面３ｂ側が盛り上がるように反った場合においても同様に、表面３ａ側から見た検出パターン５の見かけ上の間隔ａ１、ａ２、ａ３は、設計上の間隔ａと異なる値を示し、最も反りが大きい位置における検出パターン５の間隔ａ２は、他の位置における検出パターン５の間隔ａ１及びａ３よりも小さくなる（ａ２＜ａ１＝ａ３）。なお、図４（Ａ）は、製造パネル３の裏面３ｂ側が盛り上がるように反った場合の反り検出パターン５を製造パネル３の表面３ａ側から見た上面図であり、図４（Ｂ）は製造パネル３の断面図である。
【００２４】
したがって、製造パネル３の一端から他端にかけて一定間隔毎に形成された反り検出パターン５の各間隔を測定し、その最小値を求めることにより、その最小値が得られた位置を最も反りが大きい位置として検出することができる。
【００２５】
この最も反りが大きい位置の反り量は以下のように求めることができる。図５に示すように、反り検出パターン５間の間隔が最小となった位置から当該反り検出パターン５を含むパターン列の最端部までの、表面３ａ側から見た見かけ上の距離をｂ、設計上の距離をｃとする。このときの最も反りが大きい位置の反り量ｚは、以下の式で表される。
【００２６】
ｚ＝ａ・ｔａｎθ
θ＝ｔａｎ^−１（ｂ／ｃ）
このように反り検出パターン５を測定することにより、製造パネル３の、反りの向き、最も反りが大きい位置及びその反り量を検出することができる。
【００２７】
このような製造パネル３の最大反り位置及び反り量の検出は、例えばはんだペースト印刷機に搭載されている位置合わせ用カメラを用いて行われる。すなわち、銅張積層基板に回路パターン２及び反り検出パターン５が形成された製造パネル３は、メタルマスクが密着された後、回路パターン２内に形成された部品実装用のパッドにはんだペーストが塗布される。このとき、製造パネル３は、はんだペースト印刷機に搭載されている位置合わせ用カメラを用いて、反り検出パターン５を画像認識させることにより、反りの向き、最大反り位置及び反り量が検出される。そして、製造パネル３は、検出された反り量に応じてメタルマスクとの間隔が一定に調整される。したがって、製造パネル３は、反りが発生した場合においても、適量のはんだペーストが供給されるため、はんだブリッジや未はんだ領域が生じることなく、ＬＧＡやＣＳＰ等の半導体パッケージを確実に実装することができる。
【００２８】
また、反り検出パターンは、図６に示すように、製造パネル３の回路パターン２が形成されている回路形成領域６に設けてもよい。この反り検出パターン７は、製品サイズに打ち抜かれるプリント回路板１の外側縁に沿って一端から他端に亘って条線パターンが形成されている。また、反り検出パターン７は、一定間隔毎ａ毎に条線パターンが直線上に連続するパターン列が形成されている。この反り検出パターン７は、回路パターン２と同様に、公知のフォトリソグラフィを用いたプリントエッチ法等により形成される。
【００２９】
このような反り検出パターン７によっても、上記反り検出パターン５と同様にして、プリント回路板１の反りの向き、最大反り位置及び反り量を検出することができる。また、反り検出パターン７は、回路形成領域６に形成されているため、製造パネル３の回路パターン２が形成されていない空き領域が狭く反り検出パターンが形成できない場合にもプリント回路板１の反りを検出することができ、適量のはんだペーストを供給しＬＧＡやＣＳＰ等の半導体パッケージを確実に実装することができる。
【００３０】
次いで、上述したプリント回路板の測定方法を用いたプリント回路板の製造方法について説明する。
【００３１】
先ず、ガラスエポキシ樹脂を用いた銅張積層板からなる製造パネル３に、公知のフォトリソグラフィを用いたプリントエッチ法等により回路パターン２及び反り検出パターン５を形成する。
【００３２】
次いで、製造パネル３をはんだペースト印刷機に搭載し、このはんだペースト印刷機の位置合わせ用カメラにより表面３ａ側から反り検出パターン５を画像認識させる。そして、各反り検出パターン５間の距離より最大反り位置を検出する。次いで、最大反り位置と当該検出パターン列の最端部との距離より当該最大反り位置の反り量を検出する。
【００３３】
そして、製造パネル３には、はんだペーストの印刷パターンが開口されたメタルマスクが密着される。このとき、検出された製造パネル３の反り量に応じて、製造パネル３とメタルマスクとの間隔が一定に調整されて密着される。その後、メタルマスク上よりはんだペーストが塗布され、回路パターン２に形成されたパッド上にはんだペーストが供給される。製造パネル３とメタルマスクとの間隔が一定に調整されているため、いずれのパッドにも所望の量のはんだペーストが供給される。
【００３４】
次いで、はんだが供給されたパッド上にＬＧＡやＣＳＰ等の半導体パッケージが搭載され、リフロー工程を経て製造パネル３上に実装される。半導体パッケージは、各パッド上に適量のはんだペーストが供給されているため、確実に実装される。その後、製造パネル３が製品サイズに打ち抜かれることによりプリント回路板１が形成される。
【００３５】
なお、以上の工程は、図６に示すような反り検出パターン７を回路形成領域６に設けた場合においても同様に行われる。
【００３６】
以上、本発明が適用されたプリント回路板の測定方法及びこれを用いたプリント回路板の製造方法について説明したが、本発明に係る反り検出パターンは、上述した条線パターンのみならず角形パターン、丸形パターン等、所定間隔毎に設けられパターン間の距離を測定できるものであればよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係るプリント回路板の測定方法及びプリント回路板の製造方法によれば、プリント配線基板に所定間隔毎に反り検出パターンを設け、この反り検出パターン間の距離を測定することによりプリント配線基板に生じた最大反り位置及び反り量を検出することができる。したがって、検出された最大反り位置及び反り量に応じて、はんだペースト印刷用のメタルマスクとプリント配線基板との距離を調整してはんだペーストを塗布することができる。これにより、所望のはんだ量を安定して塗布することができるため、半導体素子を確実に実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回路パターンが形成されていない空き領域に反り検出パターンが形成された製造パネルを示す上面図である。
【図２】反り検出パターンを示す図である。
【図３】製造パネルが表面側に盛り上がるように沿った場合の反り検出パターンを示す図である。
【図４】製造パネルが裏面側に盛り上がるように沿った場合の反り検出パターンを示す図である。
【図５】製造パネルの反り量を検出する工程を説明する図である。
【図６】回路パターンが形成されている回路形成領域に反り検出パターンが形成された製造パネルを示す上面図である。
【符号の説明】
１プリント回路板、２回路パターン、３製造パネル、４空き領域、５反り検出パターン、６回路形成領域

Claims

プリント配線基板内に、該プリント配線基板の一端から他端に亘って所定間隔毎に設けられた複数の検査用パターンからなるパターン列を形成する工程と、
相隣接する上記検査用パターンの間隔を測定し、その最小値を求めることにより上記プリント配線基板が最も反った位置を検出する工程と、
上記検出された反り位置と上記検査用パターン列の最端部の検査用パターンとの見かけ上の距離及び設計上の距離を測定し、上記検出された反り位置の反り量を検出する工程とを有するプリント回路板の測定方法。
上記検査用パターンを、上記プリント配線基板の配線パターンが形成されていない周辺の空き領域に形成することを特徴とする請求項１記載のプリント回路板の測定方法。
上記検査用パターンを、上記プリント配線基板の配線パターンが形成されている回路形成領域に形成することを特徴とする請求項１記載のプリント回路板の測定方法。
上記検査用パターン列を、直線上に形成することを特徴とする請求項１記載のプリント回路板の測定方法。
プリント配線基板上に、配線パターンとともに該プリント配線基板の一端から他端に亘って所定間隔毎に設けられた複数の検査用パターンからなるパターン列を形成する工程と、
相隣接する上記検査用パターンの間隔を測定し、その最小値を求めることにより上記プリント配線基板が最も反った位置を検出する工程と、
上記検出された反り位置と上記検査用パターン列の最端部の検査用パターンとの見かけ上の距離及び設計上の距離より、上記検出された反り位置の反り量を検出する工程と、
上記プリント配線基板上に、上記検出された反り位置及び反り量に応じて、上記プリント配線基板との距離が一定となるように調整しながらメタルマスクを密着させる工程と、
上記プリント配線基板上にはんだペーストを供給し、半導体素子を実装する工程を有するプリント回路板の製造方法。
上記検査用パターンを、上記プリント配線基板の配線パターンが形成されていない周辺の空き領域に形成することを特徴とする請求項５記載のプリント回路板の製造方法。
上記検査用パターンを、上記プリント配線基板の配線パターンが形成されている回路形成領域に形成することを特徴とする請求項５記載のプリント回路板の製造方法。
上記検査用パターン列を直線上に形成することを特徴とする請求項５記載のプリント回路板の製造方法。