JP2006080493A - 電極基板 - Google Patents

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electrodes
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Eiji Moriyama
英二 森山
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Ricoh Microelectronics Co Ltd
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Ricoh Microelectronics Co Ltd
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    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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    • H01L2224/831Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus
    • H01L2224/83102Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus using surface energy, e.g. capillary forces
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    • H01L2224/91Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92Specific sequence of method steps
    • H01L2224/921Connecting a surface with connectors of different types
    • H01L2224/9212Sequential connecting processes
    • H01L2224/92122Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector
    • H01L2224/92125Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector the second connecting process involving a layer connector
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Abstract

【課題】 電極表面の金をはんだ中に多量に析出させてしまうことによるはんだの脆弱化を回避し、しかも、複数の電極の一部を接点電極として良好に機能させることができるPWBを提供する。
【解決手段】 銅によって配線された、ガラスエポキシからなる基板153の表面に、複数の電極が形成されたPWB150において、前記電極として、金からなるAu表面層を設けていない非Au電極151と、Au表面層を設けたAu電極152との両方を形成した。なお、非Au電極151の表面には、金とは異なる材料であるフラックスからなる酸化抑制膜154を形成した。この酸化抑制膜154によって非Au電極151の酸化を抑制することで、PWB150の作り置きが可能になる。
【選択図】 図8

Description

本発明は、ICチップやチップコンデンサ等の電子部品を実装するための絶縁性材料からなる基板の表面に複数の電極が形成されたプリント配線基板などの配線基板に関するものである。
従来より、かかる配線基板に電子部品を実装したモジュール基板等の電子回路基板が、様々な電気機器に広く用いられている。電気機器の小型化が進められた近年においては、ICチップの配線基板上における実装エリアもかなりの省スペース化が図られるようになってきた。かかる省スペース化の流れについて、図1、図2及び図3を用いて説明する。図1は、ICチップとしてのQFP(Quad Flat Package)を示す要部構成図である。また、図2は、ICチップとしてのベアチップ2をワイヤーボンディングによって配線基板と接合する旧式のCOB(Chip on Board)工法によって製造された電子回路基板を示す要部構成図である。また、図3は、ベアチップをフリップチップとして実装する新式のCOB工法によって製造された電子回路基板を示す要部構成図である。
図1に示したQFPは、表面に複数の電極パッド1が形成されたベアチップ2、複数のリード電極3、ベアチップ2の周囲を封止するための樹脂材料からなるパッケージ4などを有している。パッケージ4の側面からガルウイング状に突出している複数のリード電極3は、パッケージ4に内包されるベアチップ2の電気的な入出力を、図示しない配線基板まで導くためのものである。パッケージ4内では、ベアチップ2の表面に形成された電極パッド1と、リード電極3の端部とが、金からなるワイヤー5によって接続されている。この接続は、周知のワイヤーボンディング工法によって行われる。かかる構成のQFPでは、パッケージ4の外部にてガルウイング状に突出したり、パッケージ4の内部でベアチップ2に向けて真っ直ぐに延びたりするリード電極3が、図示しない配線基板上における実装エリアの大半を占めてしまう。
図2に示した電子回路基板では、ベアチップ2が、樹脂材料によって封止されたパッケージの状態ではなく、封止されていない裸の状態で配線基板100上に実装される。具体的には、配線基板100上にマウントされたベアチップ2における複数の電極パッド1のそれぞれが、ワイヤーボンディング工法により、配線基板100に形成された複数の電極101の何れかにワイヤー接続される。このワイヤー接続により、図1に示したQFPで使用していたリード電極が不要になるので、実装エリアの省スペース化を図ることができる。なお、配線基板100上に実装したベアチップ2を封止する樹脂材料からなるパッケージ4を設けてもよい。
図3に示した電子回路基板においても、ベアチップ2が樹脂材料によって封止されていない裸の状態で配線基板100上に実装されるが、図2に示した電子回路基板と異なる点は実装されるベアチップ2の姿勢にある。具体的には、図2に示した電子回路基板において、ベアチップ2は、その電極パッド形成面であるおもて面を鉛直方向上方に向ける正規の姿勢で、配線基板100上に実装される。これに対し、図3に示した電子回路基板において、ベアチップ2は、そのおもて面を鉛直方向下方に向ける姿勢、即ち、フェイスダウンさせたフリップチップの状態で、配線基板100上に実装される。このようなベアチップ2の実装は、SMT(Surface Mount Technology)によって行われる。SMTでは、まず、配線基板100の電極101の上に、マスク印刷法によってはんだペースト塊を印刷する。次に、ICチップやチップコンデンサ等のチップ部品の下面に形成された電極パッド1を、印刷済みのはんだペースト塊に接触させるように、チップ部品を配線基板100上にマウントする。そして、リフロー工程により、はんだペースト塊内のはんだ粒を溶融、固化させることで、配線基板100の電極101と、チップ部品の電極パッドとをはんだ6によって接合する。かかるSMTにより、ベアチップ2をフリップチップとして実装した図3の電子回路基板では、図2に示した電子回路基板とは異なり、ワイヤーボンディングによるワイヤーを設けることなく、ベアチップ2を配線基板上に実装する。そして、このことにより、ワイヤー5をベアチップ2の周囲に飛び出させない分だけ、実装エリアの省スペース化を図ることができる。
なお、リフロー工程の後、ベアチップ2の図中下面と、配線基板100の表面との間には、間隙が形成されるが、この間隙はアンダーフィル材7によって埋められる。
また、図3に示した電子回路基板を製造する方法としては、特許文献1や特許文献2に記載のものが知られている。
配線基板100の電極101としては、銅等の金属母材の表面に、電解金メッキ処理によるAu表面層を設けたものを形成するのが一般的である。Au表面層を設ける理由は次の通りである。即ち、配線基板100の電極101の金属母材としては、銅やアルミ等が用いられるのが一般的であるが、これらは何れも酸化し易い金属材料であるため、表面が酸化膜で覆われ易い。酸化膜で覆われた金属母材は、溶融はんだを弾いてしまうため、良好なはんだ接合が困難になる。良好なはんだ接合を可能にすべく、むき出しの金属母材に酸化膜除去処理を施し、その後直ちにはんだを接合することが考えられるが、この方法では、配線基板100を多量に作り置きしておくことができなくなる。金属母材を容易に酸化させてしまうむき出しのままで放置すると、放置期間の違いに起因する電極101の電気特性のバラツキが発生して、安定した品質を維持することができなくなるからである。配線基板100を作り置きせずに、配線基板100の製造工程と、製造直後の配線基板100に対する電子部品の実装工程とを連続して実施すると、作り置きする場合よりも生産コストが悪くなってコスト高を引き起こしてしまう。そこで、電極101として、金属母材の表面にAu表面層を設けたものを形成するのである。非常に酸化し難い金属材料である金(Au)によって金属母材の表面をコーティングしておくことで、配線基板100を多量に作り置きしても、電極101表面の酸化を防止して、はんだに馴染みやすい状態を維持することが可能になる。
特開2001−308268号公報 特開2003−282630号公報
特許文献1や特許文献2に記載の電子回路基板製造方法においては、何れも、ベアチップ2と配線基板100とを接合するはんだ6を著しく脆弱化させるおそれがあった。具体的には、上述のように、配線基板100の電極101としては、電解金メッキ処理によるAu表面層を設けたものを形成するのが一般的である。一方、近年においては、チップ製造技術の発展によるベアチップ2の小型化に伴い、ベアチップ2の電極パッド1も非常に小さくなってきている。そして、これに伴って、配線基板100上に形成する電極101も、例えば、直径250μm以上の大きさであったものが、直径250μm未満の大きさに小型化してきている。このような小型の電極101の上にはんだペースト塊を印刷する印刷工程において、印刷マスクの印刷パターンを構成している微小貫通孔からはんだペーストを良好に抜け出させるためには、印刷マスクの厚みを相当に薄くする必要がある。すると、印刷後のはんだペースト塊の厚みも、それに応じて薄くなってくる。このようにペースト塊の厚みが薄くなる近年においては、基板100の電極101と、ベアチップ2の電極パッド1との間に介在させるはんだ6の単位面積あたりの量がかなり少なくなる。電極101上に印刷したはんだペースト塊のはんだ粒をリフローによって溶融させると、電極101のAu表面層の金が溶融はんだの中に析出し、その析出量が多くなりすぎると、固化後のはんだ6が著しく脆くなってしまう。はんだ6の単位面積あたりの量がかなり少なくなる近年においては、はんだ6に対する金析出量の割合がかなり大きくなる傾向にあるので、はんだ6を著しく脆弱化させてしまい易いのである。
本発明者は、電極101のAu表面層の厚みを小さくして、はんだ6に対する金析出量を少なくすることを検討した。電解メッキ処理では、Au表面層の厚みを2μm程度にまで小さくするのが限界であり、これでは、はんだ6の脆弱化を回避し得るレベルの金析出量に留めることはできない。しかし、無電解メッキ処理では、Au表面層の厚みを数百nm程度にまで小さくすることができるので、はんだ6の脆弱化を十分に回避することができる。そこで、本発明者は、電極101として、無電解メッキ処理によるAu表面層を設けたものを形成してみたが、かかる電極101に対してはんだ6を良好に接合することができなくなってしまった。その理由は、極めて薄厚のAu表面層に目に見えない多数の微細孔が形成されてしまい、これを通してAu表面層の下の金属材料がむき出しになることによって酸化膜が形成されたためであることが判明した。
そこで、本発明者は、次に、配線基板100として、Au表面層を設けていない電極101の表面を金とは異なる材料からなるフラックスの膜で覆うことで、電極101の上に酸化抑制膜を形成したものを製造した。そして、かかる配線基板100を、所定期間放置した後、その配線基板100に対して、SMTによってベアチップ2(フリップチップ)を実装してみた。すると、溶融はんだを電極101上で弾くことなく、ベアチップ2を配線基板100に良好に接合することができた。更には、固化後のはんだ6に対して、十分な強度を発揮させることもできた。よって、Au表面層を設けていない電極101の表面を非金属材料であるフラックスの膜で覆えば、配線基板100を多量に作り置きして低コスト化を図るとともに、はんだ6に十分な強度を発揮させることができる。
しかしながら、かかる配線基板100では、配線基板100に形成した複数の電極101の一部を、接点電極として良好に機能させることができなくなってしまう。具体的には、近年の電気機器においては、配線基板100における複数の電極101の全てを、はんだ接合用の電極として機能させるのではなく、その一部を接点電極として機能させることがある。接点電極とは、電子機器本体と、これに着脱される電子デバイスとの間の電気接点として機能する電極のことである。例えば、家庭用テレビゲーム機には、ゲーム機本体に対し、ゲームソフトウエアを格納したROMカセットを着脱する構成のものがある。かかる構成においては、ゲーム機本体とROMカセットとを接続するための接点電極が必要になる。そこで、ROMカセットの電子回路基板に設けた接点電極を、カセットの着脱に伴って、ゲーム機本体側の接点電極上でスライド移動させながら、両接点電極を接続する家庭用テレビゲーム機が市場に広く出回っている。また、電話機本体に対して電子デバイスとしてのバッテリーユニットを着脱する携帯電話では、同様の接点電極によって、電話機本体とバッテリーユニットとを接続するのが一般的である。これらの接点電極では、その表面がはんだに覆われずに露出したままになる。このため、酸化の進行に伴う導通性の低下を引き起こさないように、Au表面層を設けておくことが望ましい。また、電子デバイスの着脱に伴って接点電極同士を摺擦させる場合には、Au表面層が特に有効に機能する。金は摩擦係数の比較的小さな金属材料であるので、摺擦時の接点電極同士の引っ掛かりを抑えて、スムーズな着脱を可能にするからである。
一方、チップ製造技術の発展によるベアチップ2の処理速度の高速化が進められている近年においては、その高速化に伴って、ベアチップ2と他の電子部品との間における信号伝送速度の高速化やノイズ混入の低減化が望まれる。しかしながら、上記特許文献1や特許文献2では、信号伝送速度の高速化やノイズ混入の低減化を図り得る技術について何ら言及されていない。
また、上記特許文献1や特許文献2に記載の電子回路基板製造方法では、ベアチップ2の構成によっては、そのアンダーフィル処理が非常に困難になってしまう。これは次に説明する理由による。即ち、一般に、ベアチップ2の電極形成面は、図4に示すように、複数の電極パッド1が周縁部に集中して形成され、中央部が電極のない領域になっている。このようなベアチップ2のアンダーフィル処理においては、図5の矢印で示すように、ベアチップ2と配線基板100とを接合している複数のはんだ6の間に形成される開口からアンダーフィル材を流し込んで、毛細管現象によってチップ中央部の直下にまで行き渡らせる。しかしながら、この開口が小さすぎると、十分な毛細管現象が得られずに、アンダーフィル処理が非常に困難になってしまうのである。
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その第1の目的とするところは、次のような配線基板、電子回路基板、及び電子回路基板製造方法を提供することである。即ち、配線基板の電極表面の金をはんだ中に多量に析出させてしまうことによるはんだの脆弱化を回避しつつ、複数の電極の一部を接点電極として良好に機能させることができる配線基板等である。
また、その第2の目的とするところは、上記第1の目的に加えて、作り置きによって低コスト化を図ることができる配線基板等を提供することである。
また、その第3の目的とするところは、上記第1又は第2の目的に加えて、電子部品間での信号伝送速度の高速化やノイズ混入の低減化を図ることができる電子回路基板及びこれを製造する電子回路基板製造方法を提供することである。
また、その第4の目的とするところは、上記第3の目的に加えて、小型の電子部品のアンダーフィル処理を容易に行うことができる電子回路基板及びこれを製造する電子回路基板製造方法を提供することである。
上記第1の目的を達成するために、請求項1の発明は、導電性物質によって配線された、絶縁性材料からなる基板の表面に、複数の電極が形成された配線基板において、上記電極として、金からなるAu表面層を設けていない非Au電極と、該Au表面層を設けたAu電極との両方を形成したことを特徴とするものである。
また、上記第2の目的を達成するために、請求項2の発明は、請求項1の配線基板において、上記非Au電極の表面に、金とは異なる材料からなる酸化抑制膜を形成したことを特徴とするものである。
また、上記第1又は第2の目的を達成するために、請求項3の発明は、請求項1又は2の配線基板において、上記基板の両面にそれぞれ複数の電極を形成し、該基板の一方の面に形成する複数の電極の全てを上記非Au電極とし、且つ、該基板の他方の面に形成する複数の電極の全てを上記Au電極としたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項3の配線基板であって、複数の上記非Au電極の全て又は一部が0.049[mm]未満の平面積であり、且つ、複数の上記Au電極の全てが0.049[mm]以上の平面積であることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、導電性物質によって配線された、絶縁性材料からなる基板の表面に、複数の電極が形成された配線基板に、該電極と接合するための接合用電極を有する複数の電子部品が表面実装された電子回路基板において、上記配線基板として、請求項1乃至4の何れかの配線基板を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項5の電子回路基板であって、複数の上記電子部品における少なくとも1つが、上記接合用電極として、金からなるAu表面層を設けたものを有し、該Au表面層がその側面よりも大きな面積の平坦な接合面を有し、該接合面が上記配線基板の上記非Au電極とはんだ接合されていることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、導電性物質によって配線された、絶縁性材料からなる基板の表面に、複数の電極が形成された配線基板に、該電極と接合するための接合用電極を有する複数の電子部品が表面実装された電子回路基板であって、上記配線基板が、上記電極として、金からなるAu表面層を設けていない非Au電極と、該Au表面層を設けたAu電極との両方を有し、複数の上記電子部品における少なくとも1つが、上記接合用電極として、金からなるAu表面層を設けたAu電極を有し、このAu電極の該Au表面層がその側面よりも大きな面積の平坦な接合面を有し、且つ、該接合面が上記配線基板の上記非Au電極とはんだ接合されていることを特徴とするものである。
また、上記第3の目的を達成するために、請求項8の発明は、請求項5、6又は7の電子回路基板であって、複数の上記電子部品のうち、上記接合用電極の平面積が最も小さい電子部品における電極形成面と、上記配線基板の部品実装面との距離が70[μm]以下であることを特徴とするものである。
また、上記第4の目的を達成するために、請求項9の発明は、請求項8の電子回路基板において、上記接合用電極の平面積が最も小さい電子部品として、上記電極形成面の周縁部の一部領域における該接合用電極間の距離が500[μm]以上であるものを用い、該電極形成面と上記部品実装面との間にアンダーフィル処理を施したことを特徴とするものである。
また、上記第1又は第2の目的を達成するために、請求項10の発明は、請求項5乃至9の何れかの電子回路基板であって、複数の上記電子部品のうちの少なくとも1つが、集積回路形成面を上記配線基板に向かい合わせた状態で実装されるフリップチップであることを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、導電性物質によって配線された、絶縁性材料からなる基板の表面に、複数の電極が形成された配線基板に、該電極と接合するための接合用電極を有する複数の電子部品が表面実装された電子回路基板と、これを覆う筐体とを有する電子機器において、上記配線基板として、請求項1乃至4の何れかの配線基板を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、導電性物質によって配線された、絶縁性材料からなる基板の表面に、複数の電極が形成された配線基板に、該電極と接合するための接合用電極を有する複数の電子部品が表面実装された電子回路基板と、これを覆う筐体とを有する電子機器において、上記電子回路基板として、請求項5乃至10の何れかの電子回路基板を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、導電性物質によって配線された、絶縁性材料からなる基板の表面に、複数の電極が形成された配線基板の該電極上に、導電性接合材を含有するペーストからなるペースト塊を印刷する印刷工程と、該配線基板上に該ペースト塊を介して複数の電子部品を載置する載置工程と、該ペースト塊中の該導電性接合材を溶融せしめて、該電極と接合するために複数の電子部品のそれぞれに設けられた接合用電極と該配線基板の該電極とを接合する接合工程とを実施して、該配線基板上に複数の電子部品が表面実装された電子回路基板を製造する電子回路基板製造方法において、上記配線基板として、請求項1乃至4の配線基板を用いたことを特徴とするものである。
また、上記第3の目的を達成するために、請求項14の発明は、請求項13の電子回路基板製造方法において、複数の上記電子部品のうち、上記接合用電極の平面積が最も小さい電子部品における電極形成面と、上記配線基板の部品実装面との距離を上記接合工程の実施後に70[μm]以下にする厚みの上記ペースト塊を、上記印刷工程で上記配線基板の上記電極上に印刷することを特徴とするものである。
また、上記第4の目的を達成するために、請求項15の発明は、請求項14の電子回路基板製造方法において、上記接合用電極の平面積が最も小さい電子部品として、上記電極形成面の周縁部の一部領域における該接合用電極間の距離が500[μm]以上であるものを用い、上記接合工程の後に、該一部領域と上記部品実装面との間からアンダーフィル材を該電極形成面の下に流し込むアンダーフィル工程を実施することを特徴とするものである。
また、請求項16の発明は、請求項15の電子回路基板製造方法において、上記部品実装面における上記電極形成面との対向領域を洗浄しないで、上記アンダーフィル工程を実施することを特徴とするものである。
これらの配線基板においては、Au表面層を設けていない非Au電極に対して、ベアチップ等の小型電子部品をはんだ接合すれば、たとえその小型電子部品の電極パッドが極めて小さいことに起因して、電極パッドと非Au電極との間に介在させるはんだを微量にせざるを得ない場合でも、配線基板の非Au電極からはんだに多量の金を析出させるといった事態が生じない。よって、配線基板の電極表面の金をはんだ中に多量に析出させてしまうことによるはんだの脆弱化を回避することができる。
また、Au表面層を設けていない非Au電極の他に、Au表面層を設けたAu電極を形成しているので、それをむき出しのままになる接点電極として用いても、良好に機能させることができる。
特に、請求項2の発明特定事項の全てを備える発明においては、フラックス等の非金属材料からなる酸化抑制膜により、Au表面層を設けていない非Au電極の表面の酸化を抑えることで、非Au電極の表面を、長期に渡ってはんだに良好に馴染む状態に保つ。そして、このことにより、配線基板を多量に作り置きして、電子回路基板の低コスト化を図ることができる。
また特に、請求項3の発明特定事項の全てを備える発明においては、基板の一方の面における複数の電極の全てを非Au電極として形成し、且つ他方の面における複数の電極の全てをAu電極として形成することで、同一面に対して非Au電極及びAu電極という互いに種類の異なる電極を混在させて形成する場合に比べて、電極形成工程を簡素化する。そして、このことにより、製造コストを低減することができる。
また特に、請求項4の発明特定事項の全てを備える発明においては、複数の非Au電極の少なくとも一部を0.049[mm]未満の平面積にすることにより、その非Au電極を小型フリップチップの実装用として用いることが可能である。そして、このことにより、小型化が進められた近年の小型ベアチップであっても、それをフリップチップとして基板の一方の面に表面実装することができる。また、複数のAu電極の全てを0.049[mm]以上の平面積にすることにより、基板の他方の面に形成する全ての電極の酸化を、Au表面層によって抑えることができる。
また特に、請求項6の発明特定事項、あるいは請求項7の発明特定事項、の全てを備える発明においては、配線基板の電極表面の金をはんだ中に多量に析出させてしまうことによるはんだの脆弱化を回避することに加えて、次に説明する理由により、電子部品の接合用電極の金をはんだ中に析出させてしまうことによるはんだの脆弱化を抑えることもできる。即ち、従来のフリップチップにおいては、配線基板の電極に接合するための接合用電極の酸化による接合不良を防止する目的で、接合用電極の表面に金からなる金バンプを形成するのが一般的であった。図21は、かかる従来のフリップチップを示す拡大断面図である。同図において、フリップチップ301の表面には、複数の接合用電極301dが形成されている。これら接合用電極301dは、ニッケルやアルミ等の非Au金属材料からなる平坦な金属母材パッド301eの表面に、金バンプ301fが被覆されている。この金バンプ301fは、平坦な金属母材パッド301eの表面上で金材料が線状の突起を形成するように、上述の旧式のCOB工法に用いられるワイヤーボンディング装置によって突設せしめられたものである。このようなフリップチップ301を表面実装する場合には、まず、図22に示すように、配線基板たるPWB150の非Au電極151の上にはんだペースト塊203を印刷する。そして、図23に示すように、このはんだペースト塊203と、接合用電極301dとを重ね合わせるようにフリップチップ301をPWB150の上にマウントする。すると、図24に示すように、ペースト状のはんだペースト塊203の中に、接合用電極301dの金バンプ301fを差し込んだ状態となる。このような状態でリフロー工程を実施すると、はんだペースト塊203中に差し込んだ金バンプ301fの金を、溶融はんだの中に多量に析出させて、固化後のはんだを脆弱にしてしまう。そこで、フリップチップ301等の電子部品として、接合用電極の表面に金バンプのような金突起を設けたものでなく、Au表面層がその側面よりも大きな面積の平坦な接合面になっているものを用いる。このような電子部品では、図21に示すように、非金材料からなる平坦な金属母材パッド301bの表面に形成された金からなる平坦なAu表面層301cが、はんだペースト塊203の中に入り込まず、はんだペースト塊203の表面だけに接触する状態となる。かかる状態でリフロー工程が行われても、Au表面層301cから溶融はんだへの金析出は、ペースト塊203の表面部分だけで起きるので、金バンプ301fを設けた電子部品に比べて、溶融はんだ中への金析出量を低減する。これにより、電子部品の接合用電極の金をはんだ中に析出させてしまうことによるはんだの脆弱化を抑えることができるのである。
また特に、請求項8の発明特定事項、あるいは請求項14の発明特定事項、の全てを備える発明においては、電子回路基板における複数の電子部品のうち、接合用電極の平面積が最も小さい電子部品、即ち、小型化のフリップチップのような信号伝送速度の高速化やノイズ混入の低減化が望まれる電子部品が、ごく少量で薄厚の導電性接合材によって配線基板に接合される。その電極形成面と、配線基板の部品実装面との距離をリフロー後に70[μm]以下にするような量と厚みであり、100[μm]以上にしていた従来のものに比べて、はるかに少量且つ薄厚である。このようなごく少量で薄厚の導電性接合材は、従来よりも電気抵抗が小さくなるので、信号伝送速度の高速化を図るとともに、ノイズの混入を低減することができる。
また特に、請求項9の発明特定事項、あるいは請求項15の発明特定事項、の全てを備える発明においては、小型の電子部品の電極形成面と、配線基板の部品実装面との間に生ずる間隙に、アンダーフィル材を充填することで、電子部品と配線基板との熱膨張率の違いによる電子部品の間隙に向けての撓みを回避する。そして、その撓みに起因する固化後の導電性接合材の破断を防止することができる。更には、電子部品の電極形成面と配線基板の部品実装面との空隙が70[μm]以下という非常に小さなものであっても、電子部品の周縁部の一部領域に、基板面方向の長さが500[μm]以上となる大きな開口が形成される。よって、この大きな開口からアンダーフィル材を良好に流し込んで、小型の電子部品のアンダーフィル処理を容易に行うことができる。
また特に、請求項16の発明においては、従来行われていた、部品実装面における電極形成面との対向領域の洗浄工程を省くことで、電子回路基板の製造コストを低減することができる。なお、従来では、かかる洗浄工程を省いてアンダーフィル処理を行うことができなかったが、本発明においては、次に説明する理由により、洗浄工程を省くことができる。即ち、従来では、電子部品の電極形成面と、配線基板の部品実装面との間に介在させるペースト塊の量が多かったため、リフローの際に、そのペースト塊中から部品実装面に対して多量のフラックスを飛び散らせていた。そして、アンダーフィル処理の際、部品実装面に付着している多量のフラックスがアンダーフィル材を弾いて、その流し込みを阻害していた。一方、本発明においては、電子部品の電極形成面と、配線基板の部品実装面との間に介在させるペースト塊の量が非常に少ないため、リフローの際に部品実装面に飛び散るフラックスの量も少量となる。よって、フラックスを洗い流す洗浄工程を実施しなくても、アンダーフィル材を流し込むことができる。
以下、本発明を適用した配線基板たるPWB、電子回路基板たるモジュール基板、及び電子回路基板製造方法の一実施形態について説明する。
まず、電子回路基板の製造に用いられる配線基板としてのPWB(Printed Wiring Board)について説明する。図6は、PWB150を一方の面である第1面側から示す平面図である。同図において、PWB150の第1面には、複数の非Au電極151からなる電極パターンが周知の技術によって形成されている。かかる第1面には、電極ブロック実装エリアR1と、SMD(Surface Mount Device)実装エリアR2と、フリップチップ実装エリアR3とが存在する。電極ブロック実装エリアR1は、後述する電極ブロックを実装するための領域であり、この領域内の電極パターンの非Au電極151は、何れも矩形状に形成され、長さが10mm程度というかなり大型のものになっている。SMD実装エリアR2は、ベアチップとは異なるチップコンデンサなどといった電子部品を表面実装するための領域であり、この領域内の電極パターンの非Au電極151は、何れも平面積が0.049[mm]以上という小型のものになっている。また、フリップチップ実装エリアR3は、ベアチップをフリップチップとして表面実装するための領域であり、この領域内の電極パターンの非Au電極151は、何れも平面積が0.049[mm]未満という超小型のものになっている。
図7は、本実施形態に係るPWB150を他方の面である第2面側から示す平面図である。同図において、PWB150の第2面には、複数のAu電極152からなる電極パターンが周知の技術によって形成されている。かかる第2面には、マイナス用接点電極形成エリアR4と、プラス用接点電極形成エリアR5と、マイナス用テスト電極形成エリアR6と、プラス用テスト電極形成エリアR7とが存在する。マイナス用接点電極形成エリアR4には、矩形の平面形状となっている大型のAu電極152が1つだけ形成されており、これはマイナス用接点電極として機能する。また、プラス用接点電極形成エリアR5には、矩形の平面形状となっている大型のAu電極152が1つだけ形成されており、これはプラス用接点電極として機能する。また、マイナス用テスト電極形成エリアR6には、円形の平面形状となっている中型のAu電極152が1つだけ形成されたおり、これはマイナス用テスト電極として機能する。また、プラス用テスト電極形成エリアR7には、円形の平面形状となっている中型のAu電極152が1つだけ形成されており、これはプラス用テスト電極として機能する。
図8は、本実施形態に係るPWB150を示す部分拡大断面図である。同図においては、図中上方を向く面を第1面、図中下方を向く面を第2面として示している。PWB150は、非Au電極151、Au電極152、絶縁性材料であるガラスエポキシからなる基板153、酸化抑制膜154、レジスト層155等から構成されている。PWB150の第1面に形成された複数の非Au電極151は、何れも金属母材たる銅だけからなる単層構造になっている。先に示した図6においては、便宜上、図示を省略していたが、これら非Au電極151の表面は、金とは異なる材料からなるフラックスによって構成された酸化抑制膜154で覆われている。なお、非Au電極151の厚みは、35[μm]程度になっている。
PWB150の第1面において、非Au電極151が形成されていない基板領域には、第1レジスト層155aが被覆されており、非Au電極151の表面と、第1レジスト層155aの表面とは同じ高さになっている。この第1レジスト層155aは、周知のフォトリソグラフィー法による非Au電極形成工程において、基板153の第1面上に形成されたものである。
酸化抑制膜154を形成する材料としては、フラックス以外のものを用いてもよい。但し、金とは異なる材料であることが絶対条件である。金を用いてしまうと、はんだの脆弱化を引き起こしてしまうからである。また、金以外の金属材料の析出によるはんだの脆弱化が危惧される場合には、非金属材料で酸化抑制膜154を形成するとよい。フラックスは、金とは異なる材料であり、且つ非金属材料である。
フラックスとしては、ロジンを主成分とする従来から周知のものを用いることができる。このロジンはフラックスを構成する主成分であり、アビエチン酸などの脂肪族カルボン酸からなっている。かかるロジンが電極表面の酸化を抑えることにより、電極表面に対して溶融はんだによる濡れ性を良好に発揮させることができる。ロジンの他に、ジエチルアミン塩酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩などの脂肪族アミンハロゲン化水素酸塩や、コハク酸、マロン酸などの脂肪族カルボン酸などといった酸化物除去作用を高める物質を添加したものを用いてもよい。また、ロジンに代えて、各種の非金属性有機物や非金属製無機物をフラックスの主成分としてもよい。フラックスは、ロジン等をアルコール類等の溶媒に溶解した状態になっているが、非Au電極151の表面に塗布されてしばらくすると、溶媒が蒸発してほぼ固形分だけの状態の酸化抑制膜154となる。PWB150の第1面の全面にフラックスを塗布すると、第1レジスト層155a上のフラックスが弾かれて、非Au電極1の表面に集合してくる。よって、全面に塗布するだけで、ほぼ非Au電極1の表面だけに酸化抑制膜154を形成することができる。
基板153の第1面に形成された複数の非Au電極151のうち、フリップチップ実装領域R3に形成されたものは、何れも、その平面断面が100[μm]×100[μm]の矩形となっている。
PWB150の第2面に形成されたAu電極152は、何れも、金属母材たる銅からなる母材層152aと、これの上に被覆されたニッケル(Ni)からなる中間層152bと、これの上に被覆された金(Au)からなるAu表面層152cとを有している。中間層152bは、周知のニッケルメッキ処理によって母材層152a上に被覆されたものであり、金を固着させ難い銅(Cu)からなる母材層152aの上に、Au表面層152cを良好に固定する役割を担っている。Au表面層152cは、周知の電解金メッキ処理によって中間層152b上に被覆されたものである。中間層152b、Au表面層152cの何れも、数[μm]程度の厚みになっている。
PWB150の第2面において、Au電極152が形成されていない基板領域には、第2レジスト層155bが被覆されており、Au電極152の表面と、第2レジスト層155bの表面とは同じ高さになっている。この第2レジスト層155bは、周知のフォトリソグラフィー法による非Au電極形成工程において、基板153の第2面上に形成されたものである。
以上の構成のPWB150においては、絶縁性材料たるガラスエポキシからなる基板153に形成する電極として、金からなるAu表面層を設けていない非Au電極151と、Au表面層152cを設けたAu電極152との両方を形成するとともに、非Au電極151の表面に非金属材料たるフラックスからなる酸化抑制膜154を形成している。かかる構成では、フラックスからなる酸化抑制膜154により、Au表面層を設けていない非Au電極151の表面の酸化を抑えることで、非Au電極151の表面を長期に渡ってはんだに良好に馴染む状態に保つ。そして、このことにより、PWB150を多量に作り置きして、電子回路基板の低コスト化を図ることができる。また、非Au電極151に対して、ベアチップ等の小型電子部品をはんだ接合すれば、たとえその小型電子部品の電極パッドが極めて小さいことに起因して、電極パッドと非Au電極151との間に介在させるはんだを微量にせざるを得ない場合でも、非Au電極151からはんだに多量の金を析出させるといった事態が生じない。よって、電極表面の金をはんだ中に多量に析出させてしまうことによるはんだの脆弱化を回避することができる。更には、非Au電極151の他に、Au表面層152cを設けたAu電極152を形成しているので、母材層152aの酸化を防いで、後述する接点電極(例えばスライド方式)として良好に機能させることができる。
また、本実施形態に係るPWB150では、基板153の両面にそれぞれ複数の電極を形成し、基板153の一方の面である第1面に形成する複数の電極の全てを非Au電極151とし、且つ、基板153の他方の面である第2面に形成する複数の電極の全てをAu電極152としている。かかる構成では、基板153の同一面に対して非Au電極及びAu電極という互いに種類の異なる電極を混在させて形成する場合に比べて、電極形成工程を簡素化する。そして、このことにより、製造コストを低減することができる。
また、本実施形態に係るPWB150では、全ての非Au電極151のうち、少なくともフリップチップ実装エリアR3内に形成するもにについては、平面積を0.049[mm]未満にし、且つ、全てのAu電極152を0.049[mm]以上の平面積としている。かかる構成では、フリップチップ実装エリアR3内の非Au電極151を0.049[mm]未満の平面積にすることにより、それを小型フリップチップの実装用として用いることが可能である。そして、このことにより、小型化が進められた近年の小型ベアチップであっても、それをフリップチップとして基板153の第1面に表面実装することができる。Au電極152の全てを0.049[mm]以上の平面積にすることにより、基板153の第2面に形成する全ての電極の酸化を、Au表面層152aによって抑えることができる。
図9は、本実施形態に係るPWB150に対してSTMによる表面実装を行う際に使用する印刷マスクたるプラスチックマスクを示す部分拡大断面図である。同図において、プラスチックマスク200は、PET(ポリエチレンテレフタレート)等のプラスチック材料からなるブラスチック板201に対して、エキシマレーザー加工による複数の貫通孔202からなる印刷パターンが形成された印刷マスクである。この印刷パターンは、本実施形態に係るPWBの第1面に形成された電極パターンに対応している。プラスチックマスク200の面方向の全領域のうち、図中R8で示した領域は、他の領域よりも窪むハーフエッチング部203となっており、この窪みもエキシマレーザー加工によって形成されたものである。プラスチック板201としては、厚み75[μm]のものが用いられており、ハーフエッチング部203はエキシマレーザー加工による25[μm]の深さの掘り込みにより、厚みが50[μm]になっている。
このようなハーフエッチング部203が形成される図中R8の領域は、先に図4に示したPWB150の第1面におけるフリップチップ実装エリアR3に対応している。プラスチックマスク200のハーフエッチング部203に形成された複数の貫通孔202により、PWB150のフリップチップ実装エリアR3に形成された複数のフリップチップ実装用の非Au電極151上に、それぞれ微小なはんだペースト塊が印刷されるのである。図9に示したように、ハーフエッチング部203内に形成された複数の貫通孔202は、何れも、ハーフエッチング部203の外部に形成された複数の貫通孔202よりも大幅に小径になっている。これは、フリップチップの電極パッドの大きさが極めて小さいためである。このような小径の貫通孔202であっても、ハーフエッチング部203の形成によってその長さを小さくすることで、孔内からはんだペーストを良好に抜け出させることができる。なお、エキシマレーザー加工によって形成された貫通孔202は、アブレーション現象によって掘り込まれることで、優れた内壁平滑性になるため、メタルマスクに形成された貫通孔に比べて、はんだ抜け性を向上させることができる。
図10は、フリップチップ301の電極形成面を示す平面図である。この電極形成面には、図示のように、6つの電極パッド301aが周縁部に集中して形成されている。より詳しくは、四角形の電極形成面の4辺に対応する4つの縁部のうち、相対向する2つの縁部のそれぞれに、接合用電極たる3つの電極パッド301aからなる電極列が形成されている。残りの2つの縁部に着目すると、それぞれ、電極列の一番端の電極パッド301aが、縁部の両端近傍に位置している。この両端近傍に位置している2つの電極パッド301a間の距離L1は、500[μm]以上になっている。これに対し、電極列が形成されている2つの縁部における電極パッド間の距離L2は、500[μm]未満になっている。なお、各電極パッド301aの平面積は、100[μm]×100[μm]=0.01[mm]以上であり、これは、上述したPWB(150)に実装される複数の電子部品の電極パッドのうち、最も小さい値となっている。また、先に図5に示したように、周縁部に電極列が複数存在する場合には、少なくとも1つの縁部については、これに繋がる他の2つの縁部で互いに相対向する最も中央寄りの電極列間の距離を500[μm]以上にする必要がある。
図11は、プラスチックマスク200の領域R8を拡大して示す平面図である。印刷マスクの貫通孔については、その開口が円形になるように形成するのが一般的である。しかしながら、図10に示したフリップチップ301の電極パッド301aのように、非常に小さな電極に対応するごく小径の貫通孔では、開口を円形にすると、印刷工程においてスキージングするはんだペーストを、貫通孔に良好に充填することが困難になる。本発明者は、このようなごく小径の貫通孔については、図11に示すように、開口が菱形になり、且つその菱形の鋭利な方のエッジがはんだスキージング方向(図中矢印方向)を向くように形成することで、貫通孔内に良好にはんだペーストを充填し得ることを見出した。そこで、本実施形態に係る電子回路基板製造方法では、プラスチックマスク200として、領域R8内(ハーフエッチング部内)の貫通孔をこのように形成したものを用いる。なお、同図において、菱形開口の長手方向の長さL3は、130[μm]になっている。また、短手方向の長さL4は、100[μm]になっている。
図12、図13、図14、図15及び図16は、それぞれ、本実施形態に係るPWB150に電子部品を実装して電子回路基板たるモジュール基板を得る電子回路基板製造方法における各工程を示す説明図である。なお、図中において符号302は、電子部品たるSMDを示している。また、符号301は、フリップチップを示している。本電子回路基板製造方法では、まず、図12及び図13に示すように、プラスチックマスク200を用いて、PWB150の第1面における各非Au電極151の上に、それぞれはんだペースト塊203を印刷する(印刷工程)。次いで、図14に示すように、周知のチップマウンターを用いて、はんだペースト印刷済みのPWB150の上に、各種の電子部品(301、302)や、図示しないニッケルブロックをマウントする(載置工程)。そして、図15に示すように、リフロー炉内でPWB150を昇温せしめることで、各はんだペースト塊203内の図示しないはんだ粒を溶融せしめて、各種の電子部品の電極パッド(301a、302a)や電極ブロックを、PWB150の第1面の非Au電極151にはんだ接合せしめる(接合工程)。
図20は、上記載置工程におけるPWB150上のフリップチップ301を拡大して示す拡大断面図である。フリップチップ301は、PWB150における非Au電極151が形成された第1面と、Au電極152が形成された第2面とのうち、第1面上にマウントされる。第1面には、非Au電極151が形成されており、これの表面には、上述したように酸化抑制膜154が被覆されている。上記印刷凹低では、この酸化抑制膜154の上にはんだペースト塊203が印刷されるが、フリップチップ301は、その接合用電極たる電極パッド301aをこのはんだペースト塊203に重ね合わせるように第1面上にマウントされる。フリップチップ301の接合用電極たる電極パッド301aは、ニッケルやアルミ等の非Au材料からなる平坦な金属母材バッド301bと、これの表面に被覆された金からなるAu表面層301cとから構成されている。このAu表面層301cは、従来から一般的に用いられていたフリップチップの接合用電極の表面に形成された金バンプ(図21参照)のような突起を形成しておらず、図示のように扁平な形状をしている。Au表面層301cは、扁平な形状であるため、基板電極との接合面(図中上方を向く面)の面積が、その側面(厚み方向の面)の面積よりも遙かに大きくなっている。このようなAu表面層301cが形成されたフリップチップ301をPWB150の第1面にマウントすると、図示のように、Au表面層301cがはんだペースト塊203の表面だけに接触する状態になる。このような状態でリフロー工程を施すと、図24に示したような金バンプ301fをはんだペースト塊203内に差し込んだ状態でリフロー工程を施す場合に比べて、溶融はんだ中への金析出量を低減することができる。これにより、フリップチップの接合用電極に用いた金を溶融はんだ中に析出させることによるはんだ接合の脆弱化を抑えることができる。
なお、Au表面層301cを図20に示したように扁平に構成した場合、フリップチップ301をマウンターでPWB150上にマウントした際に、はんだペースト塊203を押し潰して、チップ下面と基板面との間に必要なギャップを確保できなくなるおそれがある。しかしながら、マウンターの制御を工夫して、フリップチップ301をはんだペースト塊203に接触させる直前で、マウンターのアーム(その先端にチップを保持している)の速度を従来よりもゆっくりにすることで、はんだペースト塊203の押し潰しを回避し得ることを本発明は実験によって確かめている。
リフローによる接合工程を実施したら、最後に、図16に示すように、フリップチップ301の電極形成面と、配線基板150における部品実装面との空隙に、アンダーフィル材502を流し込んでアンダーフィル処理を施す(アンダーフィル工程)。なお、本発明者が、以上の工程を実際に行ったところ、リフロー工程後におけるこの空隙の高さは、概ね50〜60[μm]であり、70[μm]よりもかなり小さな値になった。また、従来行われていたアンダーフィル工程前の洗浄工程については行わない。洗浄工程を行わなくてよい理由は、既に述べた通りである。以上の工程により、PWB150に対して各種の電子部品を実装した電子回路基板たるモジュール基板210が製造される。
はんだペーストとしては、鉛を含有していないPbフリーのものであって、はんだ粒の粒径が10〜30[μm]のものを用いることが望ましい。はんだ粒の平均粒径が小さいはんだペーストほど、良好な接合性を発揮することができる。
アンダーフィル工程においては、図17に示すように、フリップチップ301の4つの側面のうち、電極パッド301a間の距離L1が500[μm]以上になっている側面から、アンダーフィル材502を流し込む。この際、ノズル501の斜めにカットした先端における傾斜部を、フリップチップ301とモジュール基板210の第1面との間に形成される空隙に対面させながら、その傾斜部から噴出している、樹脂を含有するアンダーフィル材502を、フリップチップ301とモジュール基板210との両方に接触させるとよい。こうすることで、毛細管現象により、間隙の奥深くまで万遍なく、アンダーフィル材502を行き渡らせることができる。なお、充填されたアンダーフィル材502は、やがて溶剤が蒸発して固化する。
このようにして製造された電子回路基板たるモジュール基板210は、フリップチップがSMTによって表面実装されたことにより、フリップチップと基板電極とをワイヤーボンディングによって接続する場合に比べて、フリップチップと基板電極との間のインピーダンスを大幅に低減することができる。例えば、ワイヤーボンディングしたものにおけるインピーダンスが30[mΩ]であるのに対し、その半分の15[mΩ]程度まで低減することができる。そして、このことにより、よりノイズに強く且つ高速処理に適したモジュール基板210にすることができる。
また、フリップチップ301の電極パッド301aと、配線基板150の非金電極151とを接合しているはんだの厚みが70[μm]以下であるので、100[μm]以上であった従来のものに比べて信号伝送速度の高速化を図るとともに、ノイズの混入を低減することができる。また、電極パッド301a間の距離L1、即ち、はんだ間の距離が500[μm]以上となる大きな開口からアンダーフィル材502を良好に流し込んで、フリップチップ301のアンダーフィル処理を容易に行うことができる。
フリップチップ301の周囲を樹脂によって封止してパッケージにすることも可能である。PWB150上に複数のフリップチップ301を実装しているケースでは、複数のフリップチップ301のそれぞれに対応する複数の凹部を形成した型材の各凹部内に封止樹脂を流し込んだ後、その型材をPWBの第1面に接離させることで、複数のフリップチップに対して同時に封止処理を施すことができる。封止樹脂としては、アクリル系、エポキシ系、シリコン系の各種樹脂を使用することができるが、エポキシ系樹脂が特に好適である。
以上のようにして製造されたモジュール基板210は、例えば電子機器たる携帯電話のバッテリー保護モジュールとして使用される。具体的には、モジュール基板210を、携帯電話のリチウムバッテリーパックの充電時に、リチウムバッテリー内に過電流が入り込むことを防止するためのモジュールとすることが可能である。この場合、図18に示すように、第1面に実装された2つの電極ブロック303のうち、一方がリチウムバッテリー400の内部から延びているプラス用の金属リボン401に溶接される。また、もう一方が、リチウムバッテリー400の内部から延びているプラス用の金属リボン402に溶接される。これにより、先に図7に示した基板第2面におけるマイナス用接点電極形成エリアR4に形成された矩形状のAu電極152が、リチウムバッテリー400内のマイナス極に導通せしめられてマイナス用接点電極として機能するようになる。また、プラス用接点電極形成エリアR5に形成された矩形状のAu電極152が、リチウムバッテリー400内のプラス極に導通せしめられてプラス用接点電極として機能するようになる。また、マイナス用電極形成エリアR6に形成された円形のAu電極152が、リチウムバッテリー400内のマイナス極に導通せしめられてマイナス用テスト電極として機能するようになる。また、プラス用電極形成エリアR7に形成された円形のAu電極152が、リチウムバッテリー400内のプラス極に導通せしめられてプラス用テスト電極として機能するようになる。なお、マイナス用テスト電極やプラス用テスト電極は、それぞれ、リチウムバッテリーパックの検品を行うときに使用されるものである。
上述したリチウムバッテリー400や、これにモジュール基板210などを有するバッテリーパック410は、図19に示すように、携帯電話の電話機本体411に着脱される。この着脱の際、マイナス用接点電極152Yやプラス用接点電極152Yが、電話機本体411のマイナス電極412やプラス電極413上でスライド移動せしめられながら、マイナス電極412やプラス電極413に接続される。
以上、実施形態に係るPWBを用いてフリップチップをアナログ方式の集積回路として機能させるバッテリー保護モジュールを製造する例について説明したが、同PWBを用いて、アナログ方式のRFID(Radio Frequency Identification)、DC/DCコンバータ、ゲーム機等の各種電気機器における電源保護回路などを製造することも可能である。デジタル方式のRAMモジュール、CPUモジュール、画像形成装置における画像処理モジュールなどを製造することも可能である。これらアナログ方式やデジタル方式のモジュールについては、パソコンのマザーボード、HDD(ハードディスクドライブ)、カーナビゲーションシステム、DVDドライブ、DVDプレイヤー、デジタルカメラ、複写機、プリンタ、ICタグ、ICカード、情報処理装置、画像処理装置、制御装置、通信装置などに使用することが可能である。
また、基板153として、絶縁材料たるガラスエポキシからなるものを用いたPWBの例について説明したが、シリコン(Si)等の他の絶縁材料からなるものを用いた配線基板にも本発明の適用が可能である。シリコンからなる基板153を用いる場合には、各電極の金属母材として、銅に代えてアルミニウム(Al)からなるものを採用してもよい。この場合、Au電極152のアルミニウムからなる母材層152aの厚みについては、銅からなる母材層152aにした場合と同様に35[μm]程度にすることができる。また、ニッケルメッキ処理による中間層152bや電解金メッキ処理によるAu表面層152cの厚みについても、銅からなる母材層152aにした場合と同様に、数[μm]程度の薄さにすることができる。
従来のQFPを示す概略構成図。 旧式のCOB工法によって製造された従来の電子回路基板を示す概略構成図。 新式のCOB工法によって製造された従来の電子回路基板を示す概略構成図。 同電子回路基板に実装されるベアチップの電極形成面を示す平面図。 同電子回路基板を拡大して示す斜視図。 実施形態に係るPWBを第1面側から示す平面図。 同PWBを第2面側から示す平面図。 同PWBを示す部分拡大断面図。 実施形態に係る電子回路基板製造方法に用いられるプラスチックマスクを示す部分拡大断面図。 同電子回路基板製造方法によって製造されるモジュール基板に実装されるフリップチップの電極形成面を示す平面図。 同プラスチックマスクのハーフエッチング部を拡大して示す平面図。 同電子回路基板製造方法における印刷工程で実施されるペースト工程を示す断面図。 同印刷工程で実施されるマスク剥離工程を示す断面図。 同電子回路基板製造方法における載置工程を示す断面図。 同電子回路基板製造方法におけるリフロー工程を示す断面図。 同電子回路基板製造方法におけるアンダーフィル工程を示す断面図。 同アンダーフィル工程を示す斜視図。 同電子回路基板製造方法で製造されたモジュール基板をリチウムバッテリーに固定する工程を説明する平面図。 同リチウムバッテリーと同モジュール基板とが用いられたリチウムバッテリーパックと、携帯電話の電話機本体とを示す斜視図。 同電子回路基板製造方法によって同PWB上に実装されるフリップチップを示す拡大断面図。 従来の電子回路基板製造方法によって基板上に実装されるフリップチップを示す拡大断面図。 この従来のフリップチップが実装されるPWBを示す拡大断面図。 この従来のフリップチップの載置工程を示す拡大断面図。 PWB上に実装されたこの従来のフリップチップを示す拡大断面図。
符号の説明
150 PWB(配線基板)
151 非Au電極
152 Au電極
153 基板
203 ペースト塊
301 フリップチップ(接合用電極の平面積が最も小さい電子部品)
301a 電極パッド(接合用電極)
302 SMD(電子部品)
502 アンダーフィル材

Claims (16)

  1. 導電性物質によって配線された、絶縁性材料からなる基板の表面に、複数の電極が形成された配線基板において、
    上記電極として、金からなるAu表面層を設けていない非Au電極と、該Au表面層を設けたAu電極との両方を形成したことを特徴とする配線基板。
  2. 請求項1の配線基板において、
    上記非Au電極の表面に、金とは異なる材料からなる酸化抑制膜を形成したことを特徴とする配線基板。
  3. 請求項1又は2の配線基板において、
    上記基板の両面にそれぞれ複数の電極を形成し、該基板の一方の面に形成する複数の電極の全てを上記非Au電極とし、且つ、該基板の他方の面に形成する複数の電極の全てを上記Au電極としたことを特徴とする配線基板。
  4. 請求項3の配線基板であって、
    複数の上記非Au電極の全て又は一部が0.049[mm]未満の平面積であり、且つ、複数の上記Au電極の全てが0.049[mm]以上の平面積であることを特徴とする配線基板。
  5. 導電性物質によって配線された、絶縁性材料からなる基板の表面に、複数の電極が形成された配線基板に、該電極と接合するための接合用電極を有する複数の電子部品が表面実装された電子回路基板において、
    上記配線基板として、請求項1乃至4の何れかの配線基板を用いたことを特徴とする電子回路基板。
  6. 請求項5の電子回路基板であって、
    複数の上記電子部品における少なくとも1つが、上記接合用電極として、金からなるAu表面層を設けたAu電極を有し、該Au表面層がその側面よりも大きな面積の平坦な接合面を有し、該接合面が上記配線基板の上記非Au電極とはんだ接合されていることを特徴とする電子回路基板。
  7. 導電性物質によって配線された、絶縁性材料からなる基板の表面に、複数の電極が形成された配線基板に、該電極と接合するための接合用電極を有する複数の電子部品が表面実装された電子回路基板であって、
    上記配線基板が、上記電極として、金からなるAu表面層を設けていない非Au電極と、該Au表面層を設けたAu電極との両方を有し、
    複数の上記電子部品における少なくとも1つが、上記接合用電極として、金からなるAu表面層を設けたものを有し、
    このAu電極の該Au表面層がその側面よりも大きな面積の平坦な接合面を有し、
    且つ、該接合面が上記配線基板の上記非Au電極とはんだ接合されていることを特徴とする電子回路基板。
  8. 請求項5、6又は7の電子回路基板であって、
    複数の上記電子部品のうち、上記接合用電極の平面積が最も小さい電子部品における電極形成面と、上記配線基板の部品実装面との距離が70[μm]以下であることを特徴とする電子回路基板。
  9. 請求項8の電子回路基板において、
    上記接合用電極の平面積が最も小さい電子部品として、上記電極形成面の周縁部の一部領域における該接合用電極間の距離が500[μm]以上であるものを用い、該電極形成面と上記部品実装面との間にアンダーフィル処理を施したことを特徴とする電子回路基板。
  10. 請求項5乃至9の何れかの電子回路基板であって、
    複数の上記電子部品のうちの少なくとも1つが、集積回路形成面を上記配線基板に向かい合わせた状態で実装されるフリップチップであることを特徴とする電子回路基板。
  11. 導電性物質によって配線された、絶縁性材料からなる基板の表面に、複数の電極が形成された配線基板に、該電極と接合するための接合用電極を有する複数の電子部品が表面実装された電子回路基板と、これを覆う筐体とを有する電子機器において、
    上記配線基板として、請求項1乃至4の何れかの配線基板を用いたことを特徴とする電子機器。
  12. 導電性物質によって配線された、絶縁性材料からなる基板の表面に、複数の電極が形成された配線基板に、該電極と接合するための接合用電極を有する複数の電子部品が表面実装された電子回路基板と、これを覆う筐体とを有する電子機器において、
    上記電子回路基板として、請求項5乃至10の何れかの電子回路基板を用いたことを特徴とする電子機器。
  13. 導電性物質によって配線された、絶縁性材料からなる基板の表面に、複数の電極が形成された配線基板の該電極上に、導電性接合材を含有するペーストからなるペースト塊を印刷する印刷工程と、該配線基板上に該ペースト塊を介して複数の電子部品を載置する載置工程と、該ペースト塊中の該導電性接合材を溶融せしめて、該電極と接合するために複数の電子部品のそれぞれに設けられた接合用電極と該配線基板の該電極とを接合する接合工程とを実施して、該配線基板上に複数の電子部品が表面実装された電子回路基板を製造する電子回路基板製造方法において、
    上記配線基板として、請求項1乃至4の配線基板を用いたことを特徴とする電子回路基板製造方法。
  14. 請求項13の電子回路基板製造方法において、
    複数の上記電子部品のうち、上記接合用電極の平面積が最も小さい電子部品における電極形成面と、上記配線基板の部品実装面との距離を上記接合工程の実施後に70[μm]以下にする厚みの上記ペースト塊を、上記印刷工程で上記配線基板の上記電極上に印刷することを特徴とする電子回路基板製造方法。
  15. 請求項14の電子回路基板製造方法において、
    上記接合用電極の平面積が最も小さい電子部品として、上記電極形成面の周縁部の一部領域における該接合用電極間の距離が500[μm]以上であるものを用い、上記接合工程の後に、該一部領域と上記部品実装面との間からアンダーフィル材を該電極形成面の下に流し込むアンダーフィル工程を実施することを特徴とする電子回路基板製造方法。
  16. 請求項15の電子回路基板製造方法において、
    上記部品実装面における上記電極形成面との対向領域を洗浄しないで、上記アンダーフィル工程を実施することを特徴とする電子回路基板製造方法。
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