JP2005086096A

JP2005086096A - 配線基板

Info

Publication number: JP2005086096A
Application number: JP2003318635A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Miyamoto; 義政宮本; Tatsuumi Sakamoto; 達海坂元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2005-03-31

Abstract

【課題】電子部品位置決め用のマークに溶着させた半田が大きく凸状となることがなく、それによりそのマークを画像認識装置で正確に認識して電子部品の電極と接続パッドとを半田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】電子部品位置決め用のマーク１０の一部に余剰の半田１１を収容するための凹部１０ａが形成されている。
【選択図】図１

Description

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に関する。

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膜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等の電子部品の電極が半田を介して接続される複数の接続パッドを形成しており、これらの接続パッドが形成された絶縁基板の表面には各接続パッドを露出させる開口部を有するソルダーレジスト層が被着形成されている。さらに、ソルダーレジスト層から露出した接続パッド上には半田が予め溶着されており、それにより接続パッドと電子部品の電極との半田を介した接続を容易なものとしている。

なお、このような配線基板において接続パッドに半田を溶着するには、銅箔や銅めっき膜等の導体層から成る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。

そして、この配線基板は、電子部品の電極が接続される接続パッドに電子部品の電極を位置合わせした後、電子部品の電極と接続パッドとを半田を介して接合することにより電子部品が搭載された電子装置となる。

ところで、このような配線基板において、電子部品の電極を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、絶縁基板の上面に電子部品を位置合わせするための基準となる電子部品位置決め用のマークを設けておくとともに、この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、電子部品位置決め用のマークは、絶縁基板の表面に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。
特開平１０−２１５０６０号公報

ところで、近年、環境への配慮から、電子部品の電極と配線基板の接続パッドとを接続する半田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。このような鉛フリー半田は、従来使用されてきた鉛−錫半田よりも接続パッドや電子部品位置決め用のマークを形成する導体層に対する濡れ性に劣り、電子部品位置決め用のマーク上に濡れ広がりにくいため、マークの全面を被覆するためには、従来よりも多くの量をマーク上に溶着させる必要がある。しかしながら、電子部品位置決め用のマーク上に多くの量の半田を溶着させた場合、溶融した半田の一部が表面張力により集まって大きく凸状となり、それによりマークにおける光の反射が乱されてしまい、その結果、画像認識装置による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。なお、特許文献１に示されているようにマークに半田を溶着させない場合もあるが、この場合、露出したマークが酸化や変色を起こしてしまいやすく、例えば長期間保管された配線基板ではマークに酸化や変色が起こってマークの良好な認識が困難となる危険性が大きくなる。

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、電子部品位置決め用のマークに溶着させた半田が大きく凸状となることがなく、それによりマークを画像認識装置で正確に認識して電子部品の電極と接続パッドとを半田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にある。

本発明の配線基板は、絶縁基板と、該絶縁基板の表面に被着された導体層により形成された、電子部品の電極が半田を介して接続される接続合パッドと、該接続パッドと同じ導体層からなるとともに表面に凹部が形成された電子部品位置決め用のマークと、前記接続合パッドおよび前記マークにそれぞれ溶着された半田とを具備していることを特徴とするものである。

本発明の配線基板は、好ましくは、前記マークは中心部に前記凹部が形成されていることを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、電子部品位置決め用のマークの一部に凹部が設けられていることから、このマークの表面に半田を溶着させた際に溶融した半田の一部は表面張力により凹部内に集まって収容され、大きく凸状となることはない。したがって画像認識装置で電子部品位置決め用のマークを正確に認識することができ、電子部品の電極と接続パッドとを半田を介して正常に接続することができる。

また、前記凹部を前記マークの中心部に設けておくと、溶融した半田は表面張力によりマークの中心部に集まりやすいので、半田を凹部内に効率良くに収容することができる。

つぎに、本発明の配線基板を添付の図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明を半導体素子を搭載するための配線基板に適用した場合の実施の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、２ａ、２ｂは接続パッド、７，８，１１は半田、９はソルダーレジスト層、１０は電子部品位置決め用のマークであり、主としてこれらで電子部品としての半導体素子３を搭載するための本発明の配線基板が構成される。

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して成り、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。

絶縁基板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０．２〜１．０ｍｍ程度の複数の貫通孔４を有している。そして、その上下面および各貫通孔４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４の内部を介して電気的に接続されている。

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ドリル加工を施すことにより製作される。なお、芯体１ａ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４内面の配線導体２は、芯体１ａに貫通孔４を設けた後に、この貫通孔４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。

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５が充填されている。樹脂柱５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５を含む芯体１ａの上下面に絶縁層１ｂが積層されている。

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２０〜５０μｍ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６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６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６の内部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。

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芯体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６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６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６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。

さらに、最表層の絶縁層１ｂ上にはソルダーレジスト層９が被着されている。ソルダーレジスト層９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、後述する接続パッド２ａ、２ｂおよびマーク１０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。

このようなソルダーレジスト層９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９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接続パッド２ａ、２ｂおよびマーク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、ソルダーレジスト層９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、接続パッド２ａ、２ｂおよびマーク１０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接続パッド２ａ、２ｂおよびマーク１０を露出させる開口部を有するように形成される。

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３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、絶縁基板１の上面に露出している部位が半導体素子３の各電極が半田を介して接続される電子部品接続用の接続パッド２ａを、絶縁基体１の下面に露出した部位が外部電気回路基板に半田を介して接続される外部接続用の接続パッド２ｂを形成している。

また、接続パッド２ａ、２ｂには、錫−銀合金や錫−銀−銅合金等の鉛フリー半田から成る半田７、８が溶着されており、それにより接続パッド２ａ、２ｂの変色や酸化が防止されるとともに半導体素子３の各電極と接続パッド２ａとの半田を介した接合や接続パッド２ｂと外部電気回路基板との半田を介した接合が容易なものとなっている。

このように、接続パッド２ａ、２ｂに半田７、８を溶着させるには、接続パッド２ａ、２ｂの上に錫−銀合金や錫−銀−銅合金等の鉛フリー半田から成る半田粉末とフラックスとを含有する半田ペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して印刷塗布し、それを２２０〜２６０℃の温度で加熱して半田を溶融させることにより溶着する方法が採用される。

また、本発明の配線基板においては、絶縁基板１の上面に接続パッド２ａを構成する導体層と同じ導体層から成る電子部品位置決め用のマーク１０が設けられている。このマーク１０は、半導体素子３を搭載する際に半導体素子３の電極と接続パッド２ａ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、円形をしており、その外周縁がソルダーレジスト層９により被覆されている。このようなマーク１０は、絶縁基板１の上面に接続パッド２ａを形成する際にそれと同様の方法、即ち、セミアディティブ法やサブトラクティブ法により接続パッド２ａと同時に形成される。

さらに、マーク１０は、その中央部に凹部１０ａが形成されているとともに、その表面には半田７と同一組成の半田１１がソルダーレジスト層９よりも低い高さに溶着されている。この半田１１は、マーク１０の変色や酸化を防止するとともにマーク１０とその周囲とのコントラストを大きなものとする作用をなし、接続パッド２ａに半田７を溶着させる際にそれと同様の方法、即ち、マーク１０の上に錫−銀合金や錫−銀−銅合金等の鉛フリー半田から成る半田粉末とフラックスとを含有する半田ペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して印刷塗布し、それを２２０〜２６０℃の温度で加熱して半田を溶融させることにより半田７と同時に溶着される。

このとき、マーク１０に凹部１０ａが設けられていることから、溶融した半田の一部はマーク１０の表面に濡れることにより表面張力で凹部１０ａ内に集まって収容され、そのためマーク１０上の半田１１が大きく凸状となることはない。したがって、本発明の配線基板によれば、半田１１が溶着されたマーク１０を画像認識装置で正確に認識させることができ、半導体素子３の電極と接続パッド２ａとを半田７を介して正常に接続することができる。なお、半田ペーストはマーク１０の全面に塗布する必要はなく、例えば凹部１０ａを除く複数箇所に分割したパターンで部分的に塗布してもよい。

このような凹部１０ａは、半田１１の一部を良好に収容するためには直径が５０μｍ以上、深さが２μｍ以上あることが好ましい。また、凹部１０ａをマーク１０の中心部に設けておくと、溶融した半田は表面張力によりマーク１０の中心部に集まりやすいので、半田１１の一部を凹部１０ａ内に効率良く収容することができる。したがって、凹部１０ａはマーク１０の中心部に設けることが好ましい。

なお、マーク１０に凹部１０ａを設けるには、最上層の絶縁層１ｂにビア孔６を形成する際に、それと同時に最上層の絶縁層１ｂに凹部１０ａ形成用のビア孔を穿孔しておけばよい。このように、最上層の絶縁層１ｂのみに凹部１０ａ形成用のビア孔を設けておくことによりマーク１０に凹部１０ａが形成されるので、配線基板の製造工程が煩雑となることはない。また、凹部１０ａは最上層の絶縁層１ｂのみに形成されているので、その下の絶縁基板１内に配線導体２を配設することができ、高密度配線を阻害することがない。

そして、この半田１１が溶着された電子部品位置決め用のマーク１０を画像認識装置により認識し、その情報を基にして半導体素子３の電極と接続パッド２ａとを自動機により位置合わせをした後、２２０〜２６０℃の温度に加熱することにより半導体素子３の電極と接続パッド２ａとが半田７を介して接合される。

このとき、半田１１の高さをソルダーレジスト層９の高さよりも低くしておくと、半導体素子３を搭載する際に半田１１が半導体素子３に接触することがなく、半導体素子３への不要な汚染を防止することもできる。

なお、マーク１０に溶着させた半田１１は、その厚みが１μｍ未満であると、マーク１０を良好に被覆することができなくなり、マーク１０に変色をきたす危険性がある。したがって、マーク１０に溶着させた半田１１の厚みは１μｍ以上であることが好ましい。

かくして本発明の配線基板によれば、半田１１が溶着されたマーク１０を画像認識装置で認識するとともにその情報を基にして半導体素子３を自動機で搭載し、半導体素子３の電極と接続パッド２ａとを半田７を介して接合することにより製品としての電子装置が完成する。

なお、本発明は、上述した実施の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は可能であり、例えば上述した実施の形態例では、マーク１０の外周部をソルダーレジスト層９で覆っていたが、マーク１０の全体を露出させるようにしてもよい。さらに、上述の実施の形態例では、凹部１０ａをマーク１０ａの中心部に１個設けたが、凹部１０ａを複数個設けてもよい。また、絶縁基板１はガラス織物に熱硬化性樹脂を含浸させた材料および熱硬化性樹脂から形成されていたが、絶縁基板１は、セラミックス材料等の他の絶縁材料から形成されていてもよい。

本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。

符号の説明

１：絶縁基板
２：配線導体
２ａ：接続パッド
３：半導体素子
７，８，１１：半田
１０：マーク
１０ａ：凹部

Claims

絶縁基板と、該絶縁基板の表面に被着された導体層により形成された、電子部品の電極が半田を介して接続される接続パッドと、該接続パッドと同じ前記導体層から成るとともに表面に凹部が形成された電子部品位置決め用のマークと、前記接続パッドおよび前記マークにそれぞれ溶着された半田とを具備していることを特徴とする配線基板。
前記マークは中心部に前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。