JP2008251623A - Manufacturing method of wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a wiring board.
ハンダペーストが塗布された基板をリフロー炉等で加熱する際に、基板に反りが発生する場合がある。一般に、基板に反りが生じると、ICチップ等の電子部品を実装した場合やマザーボード等の他の基板と接続した場合に、接続不良が生じやすくなるため、基板の反りを抑制することが可能な配線基板の製造方法が求められている。
基板の反りを抑制することが可能な配線基板の製造方法として、図13に示す、枠形状の周縁部DTSと、複数の柱状部材が周縁部の内側面同士を結ぶように格子状に配置され、この柱状部材の断面形状が内部よりも主面側及び裏面側が細くなる段付の形状(図示せず)である枠部DTWとから一体的に構成される台板DT上に、図14に示す複数の小基板917が連結された連結製品部915を備える基板本体901を載置し、図15に示す凹溝HJMを有する保持治具HJを用いて、基板本体901の周縁部921と台板DTの周縁部DTSとを保持治具HJの凹溝HJMに挿入して基板本体901を台板DT上に保持しながら基板本体901を加熱する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
As a method for manufacturing a wiring board capable of suppressing board warpage, a frame-shaped peripheral edge portion DTS and a plurality of columnar members shown in FIG. 13 are arranged in a lattice shape so as to connect the inner side surfaces of the peripheral edge portion. FIG. 14 shows a cross-sectional shape of the columnar member, which is integrally formed with a frame portion DTW having a stepped shape (not shown) whose main surface side and back surface side are thinner than the inside. A
しかしながら、上記の方法では、基板本体901の裏面に傷が生じて歩留まりが低化する可能性があることが判った。
上記方法によれば、台板DTの格子状に形成された枠部DTWの上部を、複数の小基板917(製品部分である)を連結する連結部919(製品部分でない)に当接させて、基板本体901を台板DT上に載置することが可能である。しかし、基板本体901が予定の載置位置からずれた位置で台板DTに保持(固定)された場合、台板DTの格子状に形成された枠部DTWの上部が小基板917の下面に接触し、小基板917の下面のソルダーレジスト等の絶縁保護層やパッド等に傷が生じる可能性がある。特に、歩留まり向上の見地から、製品部分でない連結部は狭い幅であることが望ましいため、連結部の幅の狭い基板本体を用いる場合があり、このような場合には、台板DTの枠部DTWの上部と小基板の下面とが接触することによって、小基板の下面に傷が発生する可能性がより高くなる。
小基板917の下面に傷が生じると、結果として製品である配線基板の下面にも傷が残り、配線基板の仕上がり外観が悪化するため、配線基板が製品不良となり、歩留まりが低化する場合がある。
However, it has been found that with the above method, the back surface of the substrate
According to the above method, the upper part of the frame part DTW formed in the grid pattern of the base plate DT is brought into contact with the connecting part 919 (not the product part) that connects the plurality of small substrates 917 (the product part). The
If the lower surface of the
上記に鑑み、本発明は、基板の傷付きを低減することによる歩留まりの向上と、基板の反りの抑制を図ることが可能な配線基板の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a wiring board capable of improving the yield by reducing the damage to the board and suppressing the warpage of the board.
本発明の一態様に係る配線基板の製造方法は、複数の小基板とこの複数の小基板を連結する連結部とを備える製品部と、前記製品部の周縁に位置する周縁部とを有する基板本体の前記小基板に配置されたパッド上にハンダペーストを塗布する塗布工程と、枠体部と、前記枠体部の開口内に配置される支持突起と、前記支持突起と前記枠体部とを接続する接続部とを有する台板に、前記枠体部の上面と前記周縁部の下面が当接し、かつ前記支持突起が前記連結部を下方から点支持するように、前記基板本体を載置する載置工程と、凹溝を有する保持治具を用いて、前記基板本体を前記台板に載置した状態で前記基板本体の周縁部と前記台板の枠体部とを前記保持治具の前記凹溝に挿入して前記周縁部の上面と前記枠体部の下面とを挟むことにより、前記基板本体を前記台板に固定する固定工程と、前記台板に固定された前記基板本体を加熱する加熱工程と、を具備することを特徴とする。 A method for manufacturing a wiring board according to an aspect of the present invention includes a product part including a plurality of small boards and a connecting part that connects the plurality of small boards, and a peripheral part located at the periphery of the product part. An application step of applying a solder paste onto a pad disposed on the small substrate of the main body, a frame body portion, a support protrusion disposed in an opening of the frame body portion, the support protrusion and the frame body portion; The substrate body is mounted so that the upper surface of the frame body portion and the lower surface of the peripheral edge portion are in contact with a base plate having a connection portion for connecting the connection portion, and the support protrusions point-support the connection portion from below. And a holding jig having a concave groove to hold the peripheral portion of the substrate main body and the frame body portion of the base plate in a state where the substrate main body is placed on the base plate. By inserting into the concave groove of the tool and sandwiching the upper surface of the peripheral edge and the lower surface of the frame body , Characterized by comprising a fixing step of fixing the substrate main body to the base plate, a heating step of heating the substrate body fixed to the base plate, the.
本発明の他の態様に係る配線基板の製造方法は、製品部と前記製品部の周縁に位置する周縁部とを有する基板本体の前記製品部に配置されたパッド上にハンダペーストを塗布する塗布工程と、枠体部からなる台板に、前記枠体部の上面と前記周縁部の下面が当接するように、前記基板本体を載置する載置工程と、凹溝を有する保持治具を用いて、前記基板本体を前記台板に載置した状態で前記基板本体の周縁部と前記枠体部とを前記保持治具の前記凹溝に挿入して前記周縁部の上面と前記枠体部の下面とを挟むことにより、前記基板本体を前記台板に固定する固定工程と、前記台板に固定された前記基板本体を加熱する加熱工程と、を具備することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a wiring board, comprising: applying a solder paste on a pad disposed on a product portion of a substrate body having a product portion and a peripheral portion located at a peripheral edge of the product portion. A placing step of placing the substrate body such that an upper surface of the frame body portion and a lower surface of the peripheral edge portion are in contact with a base plate comprising the frame body portion, and a holding jig having a groove Using the substrate body placed on the base plate, the peripheral edge portion of the substrate main body and the frame body portion are inserted into the concave groove of the holding jig, and the upper surface of the peripheral edge portion and the frame body are used. A fixing step of fixing the substrate main body to the base plate by sandwiching the lower surface of the part, and a heating step of heating the substrate main body fixed to the base plate.
本発明の一態様に係る配線基板の製造方法によれば、加熱の際に保持治具を用いて基板本体の周縁部と台板の枠体部を固定しているので、基板本体の反りを抑制することができる。また、台板の支持突起が基板本体の連結部を下方から支持した状態で、基板本体を台板に固定しているので、基板本体の反りをより一層抑制することが可能である。
さらに、基板本体が予定の載置位置からずれた位置で台板に固定され、小基板の下面と台板の支持突起が接触する場合であっても、台板の支持突起が基板本体を点で支持しているため、台板と小基板の下面との接触面積が小さく、広範囲にわたる傷の発生を抑制することができる。これにより、配線基板の歩留まりの向上を図ることが可能である。
According to the method for manufacturing a wiring board according to one aspect of the present invention, since the peripheral portion of the substrate body and the frame body portion of the base plate are fixed using a holding jig during heating, the warpage of the substrate body is prevented. Can be suppressed. In addition, since the substrate main body is fixed to the base plate with the support protrusions of the base plate supporting the connecting portion of the substrate main body from below, it is possible to further suppress the warpage of the substrate main body.
Furthermore, even if the board body is fixed to the base plate at a position shifted from the intended mounting position, and the lower surface of the small board and the support protrusions of the base board are in contact, the support protrusions of the base board point to the board body. Therefore, the contact area between the base plate and the lower surface of the small substrate is small, and the occurrence of scratches over a wide range can be suppressed. This can improve the yield of the wiring board.
また、本発明の他の態様に係る配線基板の製造方法によれば、加熱の際に保持治具を用いて基板本体の周縁部と台板の枠体部を固定しているので、基板本体の反りを抑制することができる。また、基板本体が予定の載置位置からずれた位置で台板に固定された場合であっても、台板が枠体部のみで構成され、製品部の下面と接触する部位が台板に形成されていないため、台板と製品部の下面との接触を確実に防止することができる。これにより、基板本体の製品部の下面の傷の発生を防止でき、配線基板の歩留まりの向上を図ることが可能である。 In addition, according to the method for manufacturing a wiring board according to another aspect of the present invention, the peripheral part of the board body and the frame body part of the base plate are fixed using a holding jig during heating. Can be suppressed. In addition, even when the substrate body is fixed to the base plate at a position deviated from the intended placement position, the base plate is composed only of the frame body portion, and the part that contacts the lower surface of the product portion is the base plate. Since it is not formed, contact between the base plate and the lower surface of the product portion can be reliably prevented. As a result, it is possible to prevent the occurrence of scratches on the lower surface of the product portion of the board body, and to improve the yield of the wiring board.
(第1の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の第1の実施形態を説明する。
図1、図2は、配線基板1の第一主面、第一主面とは反対側の第二主面の構成をそれぞれ表す平面図である。図3は、配線基板1の断面の構成を概略的に表す断面図である。図4は、配線基板1の第二主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である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 and FIG. 2 are plan views respectively showing the configuration of the first main surface of the
本発明が適用された配線基板1は、外形が約35mm×約35mm×約1mmの平面視略矩形形状の略板形状である。配線基板1の第一主面には、銅からなるパッド11、配線基板1の第二主面には、銅からなるパッド13が配置されている。配線基板1は、ガラス繊維強化エポキシ樹脂で構成される基体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。
基体20の構成材料としては、上述したガラス繊維強化エポキシ樹脂以外に例えば、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等を用いてもよい。
また、基体20としては、上述した樹脂基板以外に例えば、セラミック基板や、金属基板などを用いてもよい。
The
As a constituent material of the
In addition to the resin substrate described above, for example, a ceramic substrate or a metal substrate may be used as the
配線基板1には、第一主面の中央部(中央の概ね10mm四方)に、最上層の配線層として、ICチップの入出力端子の配列パターンに対応する配列で、複数のパッド11(以下、「FCパッド11」とも表現する。)が形成されている。また、配線基板1の第二主面には、略全面(概ね30mm四方)に分散して複数のパッド13(以下、「BGAパッド13」とも表現する。)が配列されている。BGAパッド13は、マザーボード側の端子と接続する接続端子であり、図示しないマザーボードと接続可能となっている。
The
また、配線基板1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、配線基板1の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凹部16,17内に位置している。
Also, a
なお、具体的に、本実施形態の配線基板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500μm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20μm高く形成されている。
Specifically, in the
また、配線基板1の第一主面に配列された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。なお、このハンダバンプ18は、後述する製造方法により、直接FCパッド11に接触して、そのFCパッド11の表面を被覆するように形成されている。
Further,
また、第二主面に配列されたBGAパッド13には、ハンダボール(本実施形態ではφ=600μmのものが好ましい)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。なお、このハンダ層19は、後述する製造方法により、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して、BGAパッド13に接触するように形成されている(図4参照)。具体的に説明すると、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。
Further, the
次に、上記構成の配線基板1の製造方法について説明する。
図5A〜図5Gは、配線基板1の製造工程を表す説明図である。本実施形態においては、基板本体101の作製工程(図5A)、洗浄工程(図5B)、印刷工程(図5C及び図5D)、載置工程(図5E)、固定工程(図5F)、リフロー工程(図5G)、切断工程(図示せず)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101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。
Next, a method for manufacturing the
5A to 5G are explanatory views showing the manufacturing process of the
図6は、基板本体101を簡略化して示す斜視図である。基板本体101は、複数の小基板117とこの複数の小基板117を連結する連結部114とを備える製品部115と、製品部115の周縁に位置する周縁部121とで構成されている。小基板117は、リフロー工程(図5G)後の切断工程を経て、配線基板1となる部分である。
FIG. 6 is a perspective view showing the
基板本体101は、その外形が約400mm×約400mm×約1mmの平面視略矩形の略板形状である。基板本体101は、その中央部に製品部115を有し、この製品部115の周縁に周縁部121を有する。このうち製品部115は、10×10=100個(図中では簡略化して16個)の小基板117が連結部114を介して連結した連結製品部とされている。各小基板117は、その外形が約35mm×約35mm×約1mmの平面視略矩形状の略板形状である。
The substrate
基板本体101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。
In the manufacturing process of the
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。
Then, an etching resist layer (not shown) is formed on the
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の表面に所定の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。なお、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。
Thereafter, the remaining etching resist layer is removed from the
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、この上に感光性エポキシ樹脂で構成される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。
Then, after forming the uppermost wiring layer, the surfaces of the
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101が完成する。また、このように基板本体101が完成した後においては、洗浄工程に処理を移行する。
After the
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。
In the cleaning process, the surfaces of the
なお、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して、ハンダの濡れ性をよくするための工程である。本実施形態では、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。
This process is mainly a process for improving the wettability of the solder by removing the oxide film by cleaning the surfaces of the
この洗浄工程後には、パッド(FCパッド11及びBGAパッド13)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(印刷工程)。この印刷工程では、まず最初にFCパッド11へのハンダ印刷を行う(第一ハンダ印刷工程)。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。
After this cleaning process, the
第一ハンダ印刷工程では、基板本体101の第二主面101b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(即ち第一主面101a)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、貫通孔を介して基板本体10の第一主面101aに形成されたFCパッド11表面にハンダペースト41を直接印刷する。なお、本実施形態では、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1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。
In the first solder printing process, the metal mask is placed on the upper surface of the substrate body 10 (that is, the first
この工程を終えると、図5Cに示すようにメタルマスクを剥がす。なお、図5Cは、FCパッド11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101の態様を表している。そして基板本体101を裏返し、第一主面101a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101の第二主面101b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を介して基板本体101の第二主面101bに形成されたBGAパッド13表面にハンダペースト41を直接印刷する(第二ハンダ印刷工程)。
When this step is completed, the metal mask is peeled off as shown in FIG. 5C. FIG. 5C shows an aspect of the
なお、図5Dは、BGAパッド13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101の態様を表している。
図7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。
FIG. 5D shows an aspect of the
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an enlarged configuration of the surface of the
上記FCパッド11へのハンダ印刷時と同様、第二ハンダ印刷工程においては、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1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。
As in the case of solder printing on the
また、上記載置台43は、基板本体101の第一主面101a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101の端部を支持する構成にされており、本実施形態では、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。
Further, the mounting table 43 supports the end portion of the
なお、第二ハンダ印刷工程において、メタルマスク47を、BGAパッド13が露出された基板本体101の第二主面101bに載置する際に、貫通孔45を、BGAパッド13から所定距離ずらすようにして、基板本体101の第二主面101bに配置し、印刷をしてもよい(いわゆるオフセット印刷)。図8は、第二ハンダ印刷工程においてオフセット印刷をした場合の説明図である。BGAパッド13の一部をハンダペースト41が印刷された被印刷部とし、残部を露出させたまま残す露出部とする。ハンダペースト41の印刷後にメタルマスク47を基板本体101の第二主面101bから取り除くと、その第二主面101bは、貫通孔45に対応したBGAパッド13及びソルダーレジスト層15表面に、ハンダペースト41が印刷された状態になる。
このオフセット印刷という手法によれば、リフロー時にハンダペーストがBGAパッド13全面に広がるように流動し、ハンダペースト内に閉じこめられていた空気がそのハンダペーストの流動と共に外部に吐き出されるので、ハンダ層19内にボイドが発生するのを抑制することができる。これにより、リフロー時のボイドの破裂によるハンダ粒子の発生等を低減することができる。
In the second solder printing process, when the
According to this offset printing method, the solder paste flows so as to spread over the entire surface of the
次に、リフロー炉内での加熱の際に、基板本体101を載置する台板DT1を用意する。
図9は台板DT1を表す斜視図である。また、図10は、台板DT1を、図9のA−Aに沿って切断した状態を表す断面図である。
台板DT1は、ステンレスからなり、その外形が約400mm×約400mm×約3mmであり、基板本体101と外周形状が同じである。台板DT1は、枠体部DTSと、支持突起DTBと、接続部DTWとで構成されている。枠体部DTSと、接続部DTWと、支持突起DTBは、一体的に構成されている。台板DT1は、ステンレス製の基板を、機械で削り出すことで作成できる。
Next, a base plate DT1 on which the substrate
FIG. 9 is a perspective view showing the base plate DT1. FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a state in which the base plate DT1 is cut along AA in FIG.
The base plate DT1 is made of stainless steel, has an outer shape of about 400 mm × about 400 mm × about 3 mm, and has the same outer peripheral shape as the
枠体部DTSは、平面視で外周、内周が共に略正方形の枠形状の板形状である。枠体部DTSの外周は、基板本体101の外周と一致し、枠体部DTSの内周は、基板本体101の製品部115の外周(すなわち基板本体101の周縁部121の内周)よりも大きい。したがって、それぞれの外周が重なるように基板本体101を台板DT1上に載置した場合、枠体部DTSの上面は、基板本体101の周縁部121の下面と当接し、製品部115の下面には当接しない。
接続部DTWは、枠体部DTSと支持突起DTBとを接続するものであり、枠体部DTSの内側面の下側同士を結ぶように格子状に形成されている。接続部DTWの厚みは、枠体部DTSの厚みよりも薄くなっている。
The frame body portion DTS has a plate shape in a frame shape in which both the outer periphery and the inner periphery are substantially square in a plan view. The outer periphery of the frame body portion DTS coincides with the outer periphery of the
The connection portion DTW connects the frame body portion DTS and the support protrusion DTB, and is formed in a lattice shape so as to connect the lower sides of the inner side surface of the frame body portion DTS. The thickness of the connection part DTW is thinner than the thickness of the frame body part DTS.
支持突起DTBは、枠体部DTSの開口150内であって、格子状に形成された接続部DTWの交差する部位上にそれぞれ配置され、上方に向かって突出する半球状のものである。支持突起DTBは、その上部に位置する頂点が枠体部DTSの上面と同じ高さである。支持突起DTBは、それぞれの外周が重なるように基板本体101を台板DT1上に載置した場合、基板本体101の連結部114の下面と点接触(言い換えれば、連結部114の下面を点支持)する位置に形成されている。
支持突起DTBの形状としては、載置される基板本体101下面の傷の発生を防止する観点から、基板本体101の下面と点接触する上端部分が丸められたものが好ましく、上述した半球形状以外に、例えば、円錐の頂点を丸めた先細り形状を挙げることができる。
なお、本実施形態では、複数の支持突起DTBを、格子形状の接続部DTWの交差する部位上に配置しているが、支持突起DTBは、この交差部位以外の他の部位に配置してもよい。リフロー時の基板本体101の反りを有効に抑制する観点から、本実施形態のように、複数の支持突起DTBを製品部115の連結部114に分散して配置することが好ましい。
The support protrusions DTB are hemispherical shapes that are arranged in the
As the shape of the support protrusion DTB, from the viewpoint of preventing the occurrence of scratches on the lower surface of the
In the present embodiment, the plurality of support protrusions DTB are arranged on the intersecting portions of the lattice-shaped connection portions DTW. However, the support protrusions DTB may be disposed on other portions other than the intersecting portions. Good. From the viewpoint of effectively suppressing the warpage of the
台板DT1には、接続部DTWによって区分される貫通孔DTHが、基板本体101の小基板117と同数(100個(図中では簡略化して16個))設けられ、基板本体101を載置したときに製品部115と対応する位置(中央部)に配置されている。貫通孔DTHは、リフロー時の熱効率をよくするためのものである。具体的には、各貫通孔DTHは、約32mm×約32mmの平面視略矩形状であり、基板本体101を載置したときに小基板117と対応する位置であって、ハンダ層19が多数形成されるハンダ層領域を厚さ方向に投影したハンダ層投影領域が孔内に位置するように形成されている。
The base plate DT1 is provided with the same number of through-holes DTH as the
なお、台板DT1の構成材料としては、上述したステンレス以外に、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタンなどを用いてもよい。 In addition to the stainless steel described above, for example, an aluminum alloy, a magnesium alloy, titanium, or the like may be used as a constituent material of the base plate DT1.
次に、それぞれの外周が重なるように基板本体101を台板DT1上に載置する(載置工程)。図5Eは、台板DT1に基板本体101を載置した様子を示している。FCパッド11表面にハンダペースト41が印刷されている基板本体101の第一主面101aを上にして台板DT1に載置している。
Next, the
基板本体101の第一主面101aを上にして台板DT1に載置する理由を、以下に述べる。ソルダーレジスト層15は、流出してきたハンダを弾く程度にハンダ濡れ性が悪いため、ハンダレジスト層として機能しハンダの流出を抑制する。しかし、ハンダバンプ18はソルダーレジスト層15から突出し、ソルダーレジスト層15を乗り越えて形成されるため、ソルダーレジスト層15によるハンダ流出の抑制効果が十分でない場合がある。そのため、基板本体101の第一主面101aを下にして台板DT1に載置すると、FCパッド11表面の加熱溶融したハンダが垂れて落ちたり、ハンダが流れて隣り合うFCパッド11のハンダ同士が接触したりするおそれがあるので、基板本体101の第一主面101aを上にして台板DT1に載置している。
The reason why the first
次に、基板本体101を台板DT1に保持する保持治具HJを4個用意する(図5F参照)。保持治具HJは、ステンレスからなる厚さ約1mmの金属板をコ字状に加工したものである。従って、対向する内側面がいずれも平面をなした凹溝HJMを有する。保持治具HJの外形は、幅が約6.5mm、奥行きが約10mm、長さが約380mmである。また、凹溝HJMは、幅が約4.5mm、深さが約9mmである。なお、保持治具HJは、アルミニウム合金やマグネシウム合金、耐熱性樹脂等からなるものを使用してもよい。
Next, four holding jigs HJ for holding the
次に、保持治具HJを用いて、基板本体101を台板DT1に載置した状態で固定する(固定工程)。図5Fは、基板本体101及び台板DT1に保持治具HJを付けた状態を示している。基板本体101を台板DT1に載置した状態で基板本体101の周縁部121と台板DT1の枠体部DTSとを保持治具HJの凹溝HJMに挿入して、基板本体101の周縁部121の上面と枠体部DTSの下面とを挟むことにより、基板本体101を台板DT1上に固定する。具体的には、これらの周縁部121及び枠体部DTSのうち4辺をそれぞれ保持治具HJの凹溝HJMに一緒に挿入する。
Next, using the holding jig HJ, the
なお、本実施形態では、基板本体101の外周の大部分を保持治具HJに挿入し台板DT1に固定しているが、外周の大部分である必要はなく、外周の一部であっても良い。外周の一部のみを保持治具HJに挿入した場合であっても、加熱時に基板本体101に反りが生じるのを抑制することができるからである。
In the present embodiment, most of the outer periphery of the
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101を図5Gに示すようにFCパッド11表面にハンダペースト41が印刷されている基板本体101の第一主面101aを上にしてリフロー炉内に収容して加熱する。
図11は、保持治具HJを付けた基板本体101及び台板HJをリフロー炉RFに入れた様子を示す説明図である。基板本体101を、所定の間隔をあけて2列に並べられた搬送チェーン(支持部材)SJに載せて搬送する。具体的には、基板本体101を上側にし、保持治具HJを付けた基板本体101及び台板DT1を、搬送チェーンSJの突起部に架設しつつ搬送する。そして、この状態のまま基板本体101をリフロー炉RFに入れ、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にハンダボール取付用のハンダ層19を形成する。なお、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及びハンダ層19を形成する。
Thereafter, in the reflow process, the substrate
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state in which the
ハンダ層(ハンダバンプ18、ハンダ層19)を備えた基板本体101を、小基板117ごとに切断することで多数の配線基板1を一度に得ることができる。
以上のような工程を経て配線基板1は完成する。
A large number of
The
なお、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(図示せず)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(図示せず)が載置された状態で、ハンダ層19が溶解され、これによりハンダボールがBGAパッド13に接合される。また同時に、ハンダボールはマザーボード(図示せず)等の入出力端子と接合され、これにより配線基板1は、マザーボード等に接合される。
Note that the solder bumps 18 are melted on the
本実施形態の配線基板1の製造方法によれば以下の利点(効果)を得ることができる。
According to the method for manufacturing the
本実施形態の製造方法では、基板本体101の周縁部121が保持治具HJにより台板DT1の枠体部DTSに固定されている。そのため、リフロー工程における基板本体101の反りを抑制することができる。これにより、ハンダバンプ18や、BAGパッド13のコポラナリティが良好となるので、ハンダバンプ18にICチップの各端子を接続したときや、BAGパッド13にマザーボード等の他の基板を接続したときに、これらの間での接続不良を抑制できる。図16に示すように、一般に、リフロー炉で加熱された従来の基板本体は、その周縁部が上側に向くように変形しようとする。これに対して、本実施形態では、基板本体101の周縁部121が保持治具HJにより枠体部DTSに固定されているので、基板本体101の反りを抑制することができる。
また、台板DT1の支持突起DTBが、基板本体101の連結部114を下方から支持しているので、リフロー工程における基板本体101の反りをより一層抑制することが可能である。
In the manufacturing method of the present embodiment, the
Further, since the support protrusion DTB of the base plate DT1 supports the connecting
また、基板本体101が予定の載置位置からずれた位置で台板DT1に固定され、小基板117の下面に支持突起DTBの上端が接触する場合であっても、台板DT1の支持突起DTBは基板本体101の下面を点で支持している。そのため、台板DT1と小基板117の下面との接触面積が小さいので、広範囲にわたる傷の発生を抑制することができる。これにより、配線基板1の製造歩留まりの向上を図ることが可能である。
また、支持突起DTBは、格子状に形成された接続部DTWの交差する部位上にのみ分散して配置されている。そのため、複数の支持突起DTBと基板本体101の製品部分115との全接触面積が小さいため、小基板117の下面の傷の発生を低減することができる。これにより、配線基板1の製造歩留まりの向上をさらに図ることが可能である。
また、支持突起DTBが半球形状であり、基板本体101の下面101bと点接触する上端部分が丸められているため、基板本体101の下面101b(小基板117の下面)の傷の発生を防止することができる。これにより、配線基板1の製造歩留まりの向上をさらに図ることが可能である。
Further, even when the substrate
Further, the support protrusions DTB are distributed and arranged only on the intersecting portions of the connection portions DTW formed in a lattice shape. Therefore, since the total contact area between the plurality of support protrusions DTB and the
Further, since the support protrusion DTB has a hemispherical shape and the upper end portion that makes point contact with the
また、本実施形態では、リフロー工程において基板本体101の第二主面101bが下になるように配置してハンダバンプ18及びハンダ層19を形成する際に、BGAパッド13表面に配置されるハンダ層19をソルダーレジスト層15の高さよりも低く形成している。そのため、BGAパッド13表面から凹部17の外への溶融したハンダの流れ出しや垂れ落ちを抑制することができる。ソルダーレジスト層15は、流出してきたハンダを弾く程度にハンダ濡れ性が悪いので、ハンダレジスト層として機能しハンダの流出を抑制する。ハンダ層19はソルダーレジスト層15の高さよりも低く形成されるので、ソルダーレジスト層15がハンダレジスト層として機能し、凹部17の外へのハンダの流出を抑制することができる。
In the present embodiment, the solder layer disposed on the surface of the
また、本実施形態では、洗浄工程においてBGAパッド13表面を洗浄することにより酸化膜を除去して、ハンダの濡れ性をよくしている。そのため、リフロー工程の際に、基板本体101の下面側に印刷されているBGAパッド13表面のハンダペースト41が加熱溶融して、凹部17の外へハンダが流れ出したり、垂れ落ちたりすることを抑制することができる。
In the present embodiment, the surface of the
また、本実施形態では、台板DT1の支持突起DTBは、載置された基板本体101の製品部115を点で支持し、また、格子状に形成された接続部DTWの交差する部位上にに分散して配置されている。そのため、台板DT1と基板本体101の製品部分115との全接触面積が小さい。これにより、リフロー工程の際に、基板本体101の下面のBGAパッド13表面から凹部17の外へ一時的に流れ出した溶融ハンダが、ハンダ濡れ性の高い台板DT1と接触して台板DT1を伝わって流れ出ることを抑制できる。
また、台板DT1と基板本体101の製品部分115との全接触面積が小さいため、基板本体101が予定の載置位置からずれた位置で台板DT1に固定された場合や、第二ハンダ印刷工程においてオフセット印刷した場合にも、基板本体101の下面(第二主面101b)において溶融したハンダがハンダ濡れ性の高い台板DT1と接触して台板DT1を伝わって流れ出ることを抑制できる。
Further, in the present embodiment, the support protrusion DTB of the base plate DT1 supports the
Further, since the total contact area between the base plate DT1 and the
また、本実施形態では、前述したように、リフロー工程の際に、基板本体101の下面側(第二主面101b)に印刷されているハンダペースト41が加熱溶融して、凹部17の外へハンダが流れ出したり、垂れ落ちたりすることを抑制できる。これにより、一回の加熱で基板本体101の両面にハンダ層(ハンダバンプ18及びハンダ層19)を形成できるので、配線基板1の生産性の向上や製造コストの低減を図ることができ、また、配線基板1の熱劣化を抑制することができる。
In the present embodiment, as described above, during the reflow process, the
また、本実施形態では、FCパッド11及びBGAパッド13上に、配線基板の製造方法において一般的に形成されるニッケルメッキ層を形成していない。そのため、フリップチップ実装時やハンダボール取付時において、ニッケルがハンダ内部に拡散して、ニッケルメッキ層とハンダ(ハンダバンプ18やハンダ層19)との境界に、脆いニッケルとスズによる金属間化合物が形成されることを防止できる。これにより、ICチップとFCパッド11、又はハンダボールとBGAパッド13との間の接合強度を向上させることができる。
また、本実施形態では、FCパッド11上にハンダバンプ18、BGAパッド13上にハンダ層19を形成しているので、パッド11,13表面の酸化を効果的に抑制することができる。
In the present embodiment, a nickel plating layer that is generally formed in the method of manufacturing a wiring board is not formed on the
In this embodiment, since the solder bumps 18 are formed on the
(第2の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の第2の実施形態を説明する。
図12は、本実施形態で用いられる台板DT2を表す斜視図である。図9に共通する部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 12 is a perspective view showing the base plate DT2 used in the present embodiment. Portions common to FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施形態の配線基板1の製造方法は、第1の実施形態とは、リフロー工程(載置工程、配置工程も)において基板本体101を載置する台板に、枠体部DTSからなる台板DT2を用いた点で相違している。
The manufacturing method of the
本実施形態の配線基板1の製造方法によれば以下の利点(効果)を得ることができる。
According to the method for manufacturing the
本実施形態の製造方法では、基板本体101が予定の載置位置からずれた位置で台板DT2に固定された場合であっても、台板DT2は枠体部DTSのみで構成され、基板本体101の製品部115の下面と接触する部位がない。そのため、台板DT2と製品部115の下面との接触を確実に防止することができる。これにより、基板本体101の小基板117の下面の傷の発生を防止でき、配線基板1の歩留まりの向上を図ることが可能である。
また、本実施形態では、台板DT2と製品部115の下面とが接触しないため、小基板117下面の傷の発生や、リフロー工程において基板本体101の下面(第二主面101b)で加熱溶融したハンダが、台板DT2を伝わって流れ出ることを確実に防止できる。そのため、基板本体の製品部の連結部の幅を狭くしたり、或いは連結部を設けずに小基板を隙間なく配置することができるので、基板本体内により多くの小基板を配置でき、配線基板1の歩留まりをさらに向上させることが可能である。
また、本実施形態では、台板DT2と製品部115の下面との接触を確実に防止できるため、リフロー工程において基板本体101の下面(第二主面101b)で溶融したハンダが、台板DT2を伝わって流れ出ることを確実に防止できる。そのため、第二ハンダ印刷工程においてオフセット印刷を行って、ハンダ層19内のボイドの発生を抑制することが容易である。
In the manufacturing method according to the present embodiment, even when the
Further, in this embodiment, since the base plate DT2 and the lower surface of the
Further, in the present embodiment, since the contact between the base plate DT2 and the lower surface of the
本実施形態の製造方法においても、基板本体101の周縁部121が保持治具HJにより枠体部DTSに固定されているため、前述したように、リフロー工程における基板本体101の反りを抑制することができる。
Also in the manufacturing method of the present embodiment, since the
また、本実施形態においても、リフロー工程においてハンダバンプ18及びハンダ層19を形成する際に、基板本体101の下面のBGAパッド13表面に配置されるハンダ層19をソルダーレジスト層15の高さよりも低く形成している。また、洗浄工程おいてBGAパッド13表面を洗浄することにより酸化膜を除去して、ハンダの濡れ性をよくしている。また、台板DT2は、基板本体101の製品部分115と接触せず、基板本体101の下面(第二主面101b)において溶融したハンダがハンダ濡れ性の高い台板DT2と接触して台板DT2を伝わって流れ出ることを防止している。
そのため、前述したように、リフロー工程の際に、基板本体101の下面側に印刷されているBGAパッド13表面のハンダペースト41が溶融して、凹部17の外へハンダが流れ出したり、垂れ落ちたりすることを抑制できる。これにより、一回の加熱で基板本体101の両面にハンダ層(ハンダバンプ18及びハンダ層19)を形成できるので、配線基板1の生産性の向上や製造コストの低減を図ることができ、また、配線基板1の熱劣化を抑制することができる
Also in this embodiment, when forming the solder bumps 18 and the
Therefore, as described above, during the reflow process, the
また、本実施形態においても、FCパッド11及びBGAパッド13上に、ニッケルメッキ層を形成していない。そのため、前述したように、ICチップとFCパッド11、又はハンダボールとBGAパッド13との間の接合強度を向上させることができる。
また、本実施形態においても、FCパッド11上にハンダバンプ18、BGAパッド13上にハンダ層19を形成しているので、パッド11,13表面の酸化を効果的に抑制することができる。
Also in this embodiment, no nickel plating layer is formed on the
Also in this embodiment, since the solder bumps 18 are formed on the
(変形例)
以上の第1、第2の実施形態の製造方法では、洗浄工程後にFCパッド11及びBGAパッド13上に直接ハンダペースト41を印刷する印刷工程を行い、リフロー工程を経てハンダバンプ18、ハンダ層19を形成している。
これに対して、洗浄工程後に、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メッキを施してAuメッキ層(例えば、20nm〜200nm)を形成させ、このAuメッキ工程後に、このAu層上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)する印刷工程に移行してもよい。
(Modification)
In the manufacturing methods of the first and second embodiments described above, the printing process of printing the
On the other hand, after the cleaning process, Au plating is directly applied to the
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11,13表面の酸化を効果的に抑制することが可能になる。そのため、この酸化抑制により、FCパッド11及びBGAパッド13表面上にハンダ層(ハンダバンプ18、ハンダ層19)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。ハンダ濡れ性を高めた結果、リフロー工程の際に、基板本体101の下面側に印刷されているBGAパッド13表面のハンダペースト41が溶融して、凹部17の外へハンダが流れ出したり、垂れ落ちたりすることをさらに抑制することが可能となる。また、従来のようにNiメッキ層を形成させないため、パッド(FCパッド11及びBGAパッド13)とハンダ層(ハンダバンプ18、ハンダ層19)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。
By forming the Au layer in this manner, it is possible to effectively suppress the oxidation of the surfaces of the
なお、Au層の層厚は、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11,13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。このような場合であっても、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
In addition, since the layer thickness of the Au layer is, for example, about 20 nm to 200 nm, after the solder layer is formed by reflow, the Au layer itself disappears due to excessive flow of Au, or the surfaces of the
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。 In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.
例えば、上記実施形態では、基板本体101の第二主面101bを台板DT1、DT2側に向けて、基板本体101を台板DT1、DT2に載置しているが、例えばパッド11表面に印刷されたハンダペーストの量が少ない等の理由により、パッド11表面からの溶融したハンダの流れ出しや垂れ落ちを抑制できる場合には、第一主面101aを台板DT1、DT2に向けて、基板本体101を台板DT1、DT2に載置することもできる。
For example, in the above embodiment, the substrate
また、保持治具HJの凹溝HJMの幅が、基板本体101と台板DT1、DT2を合わせた厚さに比べて極端に広い場合には、ステンレスやアルミニウム合金、マグネシウム合金、耐熱性樹脂等からなるスペーサー(平板)を挟んで基板本体101の周縁部121と台板DT1、DT2の周縁部DTSを保持するとよい。このような形態をとっても、基板本体101に生じる反りを抑制することができる。
Further, when the width of the concave groove HJM of the holding jig HJ is extremely wider than the combined thickness of the
また、上記実施形態では、パッド11,13の両方に、ハンダ層(ハンダバンプ18やハンダ層19)を形成したが、パッド11だけに形成してもよいし、パッド13だけに形成してもよい。
In the above embodiment, the solder layer (
また、ハンダバンプ18及びハンダ層19には、Sn−AgやSn−Ag−Cu等の共晶ハンダを用いてもよい。
Further, eutectic solder such as Sn—Ag or Sn—Ag—Cu may be used for the
1…配線基板、11…パッド(FCパッド)、13…パッド(BGAパッド)、18…ハンダバンプ、19…ハンダ層、101…基板本体、101a…第一主面、101b…第二主面、114…連結部、115…製品部、117…小基板、121…周縁部、150…開口、DT1,DT2…台板、DTS…枠体部、DTB…支持突起、DTW…接続部、DTH…貫通孔、HJ…保持治具、HJM…凹溝、SJ…支持部材。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
枠体部と、前記枠体部の開口内に配置される支持突起と、前記支持突起と前記枠体部とを接続する接続部とを有する台板に、前記枠体部の上面と前記周縁部の下面が当接し、かつ前記支持突起が前記連結部を下方から点支持するように、前記基板本体を載置する載置工程と、
凹溝を有する保持治具を用いて、前記基板本体を前記台板に載置した状態で前記基板本体の周縁部と前記台板の枠体部とを前記保持治具の前記凹溝に挿入して前記周縁部の上面と前記枠体部の下面とを挟むことにより、前記基板本体を前記台板に固定する固定工程と、
前記台板に固定された前記基板本体を加熱する加熱工程と、
を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。 Solder paste on a pad disposed on the small substrate of the substrate body having a product portion having a plurality of small substrates and a connecting portion for connecting the plurality of small substrates, and a peripheral portion located at the periphery of the product portion An application process of applying
An upper surface of the frame body and the peripheral edge are provided on a base plate having a frame body, a support protrusion disposed in the opening of the frame body, and a connecting portion that connects the support protrusion and the frame body. A placing step of placing the substrate body such that the lower surface of the part abuts and the support protrusions point-support the connection part from below;
Using a holding jig having a concave groove, the peripheral portion of the substrate main body and the frame body portion of the base plate are inserted into the concave groove of the holding jig while the substrate main body is placed on the base plate. And fixing step of fixing the substrate body to the base plate by sandwiching the upper surface of the peripheral portion and the lower surface of the frame body portion,
A heating step of heating the substrate body fixed to the base plate;
A method for manufacturing a wiring board, comprising:
枠体部からなる台板に、前記枠体部の上面と前記周縁部の下面が当接するように、前記基板本体を載置する載置工程と、
凹溝を有する保持治具を用いて、前記基板本体を前記台板に載置した状態で前記基板本体の周縁部と前記枠体部とを前記保持治具の前記凹溝に挿入して前記周縁部の上面と前記枠体部の下面とを挟むことにより、前記基板本体を前記台板に固定する固定工程と、
前記台板に固定された前記基板本体を加熱する加熱工程と、
を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。 An application step of applying a solder paste on a pad disposed on the product part of the substrate body having a product part and a peripheral part located at a peripheral part of the product part;
A placing step of placing the substrate body such that an upper surface of the frame body part and a lower surface of the peripheral edge part abut on a base plate made of a frame body part;
Using a holding jig having a concave groove, the peripheral part of the substrate main body and the frame body part are inserted into the concave groove of the holding jig while the substrate main body is placed on the base plate. A fixing step of fixing the substrate body to the base plate by sandwiching an upper surface of a peripheral portion and a lower surface of the frame body portion;
A heating step of heating the substrate body fixed to the base plate;
A method for manufacturing a wiring board, comprising:
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