JP2009147029A5 - - Google Patents

Description

配線基板及び電子部品の実装構造の製造方法

本発明は配線基板及び電子部品の実装構造の製造技術に関し、更に詳細には電子部品がフリップチップ方式で搭載される配線基板の搭載面に、複数本の導体パターンが露出されて形成されており、溶融状態の金属ろう材が露出面全面を覆う前記導体パターンの各々に、対応する電子部品のバンプが当接して電気的に接続される配線基板及び電子部品の実装構造の製造技術に関する。

電子部品としての半導体素子が一面側に搭載された半導体装置には、図６に示す様に、配線パターンが多層に積層された配線基板１００の一面側に半導体素子１０２が搭載されていると共に、配線基板１００の他面側に外部接続端子としてのはんだボール１１０，１１０・・が装着されている。
この半導体装置では、配線基板１００の半導体素子１０２の搭載面には、半導体素子１０２の電極端子１０２ａ，１０２ａ・・の各々に形成されたバンプ１０４の先端が導体パターン１０６に当接して、はんだ１０８によって接合されている。
かかる半導体装置では、配線基板１００の一面側と半導体素子１０２との間には、アンダーフィル１１２が充填されている。
図６に示す半導体装置に用いられている配線基板１００の搭載面には、図７に示す様に、半導体素子１０２のバンプ１０４，１０４・・の先端と当接する箇所に導体パターン１０６，１０６・・が露出して形成されている。かかる導体パターン１０６では、その途中に他の部分よりも幅広に形成された幅広部１０６ａが形成されている。この幅広部１０６ａに半導体素子１０２のバンプ１０４の先端が当接する。
尚、導体パターン１０６，１０６・・の両端部は、ソルダレジスト１１４，１１６によって被覆されている。

図７に示す配線基板１００の搭載面に、半導体素子１０２をフリップチップ方式で搭載する際に、例えば下記特許文献１及び特許文献２で提案されている様に、導体パターン１０６，１０６・・の露出面の全面に付着したはんだ粉を溶融した後、溶融状態のはんだによって覆われている導体パターン１０６，１０６・・の各幅広部１０６ａに対応する半導体素子１０２のバンプ１０６の先端を当接する。このとき、導体パターン１０６の露出面の全面を覆う溶融状態のはんだは、半導体素子１０２のバンプ１０６の周面に表面張力によって集まり、バンプ１０２と導体パターン１０６とを接合する。
特開平１１−１８６３２２号公報 特開２０００−７７４７１号公報

上記特許文献１及び特許文献２に提案された半導体素子の実装構造によれば、導体パターン１０６の露出面全面を覆う溶融状態のはんだを、半導体素子１０２のバンプ１０６と導体パターン１０６との接合に利用でき、両者を確実に電気的に接続できる。
しかしながら、配線基板１００の搭載面に露出する導体パターン１０６，１０６・・は、搭載される半導体素子１０２の電極端子１０２ａ，１０２ａ・・との関係より、図８に示す様に、隣接する導体パターン１０６，１０６間の間隙が狭い箇所と広い箇所とが形成されることがある。
この場合、図８に示す様に、導体パターン１０６，１０６・・の露出長が等しいとき、導体パターン１０６，１０６・・の露出面の全面に付着したはんだ粉を溶融した後、溶融状態のはんだによって覆われている導体パターン１０６，１０６・・の各幅広部１０６ａに対応する半導体素子１０２のバンプ１０６の先端を当接すると、隣接する導体パターン１０６，１０６の間隙が狭い箇所では、図９に示す如く、半導体素子１０２の隣接するバンプ１０２ａ，１０２ａとに集まるはんだ１０８，１０８とが接触するおそれがある。
そこで、本発明は、隣接する導体パターンの露出面間の間隙が狭い箇所では、電子部品の隣接するバンプに集まる溶融状態の金属ろう材が接触するおそれがある従来の配線基板及び電子部品の実装構造の課題を解決し、隣接する導体パターンの露出面間の間隙が狭い箇所でも、電子部品の隣接するバンプに集まる溶融状態の金属ろう材が接触するおそれを解消し得る配線基板及び電子部品の実装構造を提供することを目的とする。

本発明者は、前記課題を解決するには、隣接する導体パターンの露出面を覆う溶融状態の金属ろう材量を調整することが必要であり、導体パターンの露出長を調整することによって、導体パターンの露出面を覆う溶融状態の金属ろう材量を容易に調整できることを見い出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、バンプが設けられた電子部品を搭載する一面において露出する複数本の導体パターンを有しており、前記複数本の導体パターンの各々の全面を覆うように付着した金属ろう材が溶融して、前記複数本の導体パターンの各々と対応するバンプが接合されて電子部品を搭載する配線基板であって、前記複数本の導体パターンが、隣接する導体パターンで群をなす第１および第２パターン群を含んで構成されており、前記第１パターン群の導体パターン間の間隙が、前記第２パターン群の導体パターン間の間隙より狭く、前記第１パターン群の導体パターンの露出長が、前記第２パターン群の導体パターンの露出長より短い。
ここで、前記複数本の導体パターンの各々には、電子部品の対応するバンプが当接し、他の部分よりも幅広の幅広部が形成されており、前記第１パターン群の導体パターンの幅広部間の間隙が、前記第２パターン群の導体パターンの幅広部間の間隙より狭い。
また、前記一面に形成されたソルダレジストからの露出によって、前記複数本の導体パターンの各々の露出長が調整されている。
また、前記ソルダレジストが、枠状の外側ソルダレジストと、その内側の内側ソルダレジストとに形成されており、前記複数本の導体パターンの各々の一端側が前記外側ソルダレジストによって被覆され、他端側が前記内側ソルダレジストによって被覆されており、前記外側ソルダレジストの前記第１パターン群に対応する部分が、前記外側ソルダレジストの前記第２パターン群に対応する部分より前記内側ソルダレジスト側に張り出して、前記第１パターン群の導体パターンの露出長が調整されている。
また、前記ソルダレジストが、枠状の外側ソルダレジストと、その内側の内側ソルダレジストとに形成されており、前記複数本の導体パターンの各々の一端側が前記外側ソルダレジストによって被覆され、他端側が前記内側ソルダレジストによって被覆されており、前記内側ソルダレジストの前記第１パターン群に対応する部分が、前記内側ソルダレジストの前記第２パターン群に対応する部分より前記外側ソルダレジスト側に張り出して、前記第１パターン群の導体パターンの露出長が調整されている。
また、前記ソルダレジストが、枠状の外側ソルダレジストに形成されており、前記複数本の導体パターンの各々の一端側を前記外側ソルダレジストによって被覆されており、前記外側ソルダレジストの前記第１パターン群に対応する部分が、前記外側ソルダレジストの前記第２パターン群に対応する部分より前記ソルダレジストの内側に張り出して、前記第１パターン群の導体パターンの露出長が調整されている。
また、本発明は、電子部品を搭載する一面において露出する複数本の導体パターンを有する配線基板を用いた電子部品の実装構造の製造方法であって、前記配線基板では、前記複数本の導体パターンが隣接する導体パターンで群をなす第１および第２パターン群を含んで構成し、前記第１パターン群の導体パターン間の間隙を前記第２パターン群の導体パターン間の間隙より狭くし、前記第１パターン群の導体パターンの露出長を前記第２パターン群の導体パターンの露出長より短くし、前記複数本の導体パターンの各々の全面に金属ろう材を付着した後、前記金属ろう材を溶融させ、溶融状態の前記金属ろう材で全面が覆われた前記複数本の導体パターンの各々に、前記電子部品の対応するバンプを当接し、接合する。
ここで、前記金属ろう材で全面を覆われた導体パターンに前記バンプを当接することによって、溶融状態の前記金属ろう材を、前記バンプの周面に表面張力で集める。

かかる本発明において、配線基板の搭載面に形成した複数の導体パターンとして、隣接する導体パターンの露出面間の間隙が他の隣接する導体パターンの露出面間の間隙よりも狭い狭間隙導体パターン群と前記他の導体パターンとから構成される広間隙導体パターン群とを形成し、前記狭間隙導体パターン群を構成する導体パターンの露出長を、前記広間隙導体パターン群を構成する導体パターンの露出長よりも短く調整することによって、狭間隙導体パターン群を構成する導体パターンの露出長の各々を容易に調整できる。
また、電子部品のバンプが当接する導体パターンの当接部を、前記導体パターンの他の部分よりも幅広の幅広部に形成することによって、電子部品のバンプの先端を対応する導体パターンに容易に当接できる。

本発明に係る配線基板及び電子部品の実装構造では、導体パターンの露出面間の間隙に対応して、導体パターンの露出長を調整しているため、導体パターンの露出長を覆う溶融状態の金属ろう材量を、導体パターンの露出面間の間隙に対応して調整できる。
従って、導体パターンの露出面間の間隙が、他の導体パターンの露出面間の間隙に比較して狭い狭間導体パターンでは、その露出面全面を覆う溶融状態の金属ろう材量を、他の導体パターンの全面を覆う溶融状態の金属ろう材量よりも少なくできる。このため、狭間導体パターンの各々と対応する電子部品のバンプが接触したとき、バンプの周面に表面張力で集まる溶融状態の金属ろう材量を、他の導体パターンに当接したバンプに比較して少なくできる。
その結果、狭間導体パターンの各々と対応する電子部品のバンプが、隣接するバンプの周面に表面張力で集まる溶融状態の金属ろう材と接触することを確実に防止できる。

本発明に係る配線基板の一面側に形成された、電子部品としての半導体素子を搭載する搭載面の一例を図１に示す。図１に示す配線基板１０は、図６に示す配線基板１００と同様に、配線パターンが多層に積層された配線基板である。
図１に示す配線基板１０の一面側に形成された、電子部品としての半導体素子２０を搭載する搭載面には、枠状に形成された外側ソルダレジスト１４と、その内側に形成された内側ソルダレジスト１６との間の枠状の間隙内に、複数本の導体パターン１２′，１２′・・，１２ａ，１２ａ・・が露出されて形成されている。この導体パターン１２′，１２′・・，１２ａ，１２ａ・・の両端部の各々は、外側ソルダレジスト１４と内側ソルダレジスト１６とによって被覆されている。
かかる導体パターン１２′，１２′・・，１２ａ，１２ａ・・の各々には、導体パターン１２の他の部分よりも幅広に形成された幅広部１２ｂ，１２ｂ・・が形成されている。この幅広部１２ｂ，１２ｂ・・の各々に半導体素子１０の電極端子から突出するバンプの先端が当接する。
図１に示す導体パターン１２′，１２′・・，１２ａ，１２ａ・・のうち、一点鎖線で囲んだ部分の導体パターン１２′，１２′・・は、その隣接する露出面間の間隙が、他の導体パターン１２ａ，１２ａ・・の隣接する露出面間の間隙に比較して狭い。かかる露出面間の間隙が狭い導体パターン１２′，１２′・・は、狭間隙導体パターン群１２Ａを構成している。
他方、導体パターン１２′，１２′・・の露出面間の間隙に比較して、露出面間の間隙が広い他の導体パターン１２ａ，１２ａ・・は広間隙導体パターン群を構成する。

図１に示す狭間隙導体パターン群１２Ａを構成する導体パターン１２′，１２′・・の露出長は、導体パターン１２′，１２′・・の露出面間の間隙に比較して、露出面間の間隙が広い広間隙導体パターン群を構成する他の導体パターン１２ａ，１２ａ・・よりも短くなるように形成されている。
図１に示す配線基板１０では、外側ソルダレジスト１４の狭間隙導体パターン群１２Ａに対応する部分が内側ソルダレジスト１６側に張り出して、導体パターン１２′，１２′・・の露出長を調整している。
図１に示す配線基板１０の搭載面に露出する導体パターン１２′，１２′・・，１２ａ，１２ａ・・の露出面の全面にはんだ粉を付着した後、はんだ粉を溶融した溶融状態のはんだが露出面の全面を覆う導体パターン１２′，１２′・・，１２ａ，１２ａ・・の各々に、電子部品としての半導体素子の対応する電極端子に設けたバンプの先端を当接し、導体パターン１２と半導体素子のバンプとを接合した状態を図２に示す。

図２（ａ）は、半導体素子２０の電極端子２２に設けたバンプ２４，２４・・が、狭間隙導体パターン群１２Ａを構成する導体パターン１２′，１２′・・の広幅部１２ｂに接合した状態を示す。
狭間隙導体パターン群１２Ａを構成する導体パターン１２′，１２′・・は、その露出長が広間隙導体パターン群を構成する導体パターン１２ａ，１２ａ・・の露出長よりも短く形成されている。このため、導体パターン１２′，１２′・・の各露出面を覆う溶融状態のはんだ量は、導体パターン１２ａ，１２ａ・・の各露出面を覆う溶融状態のはんだ量よりも少ない。
従って、図２（ａ）に示す様に、溶融状態のはんだが露出面の全面を覆う導体パターン１２′，１２′・・の各広幅部１２ｂに、半導体素子２０の対応するバンプ２４の先端を当接したとき、バンプ２４の周面に表面張力によって集まる溶融状態のはんだ量が少なくでき、互いに隣接するバンプ２４，２４の周面に形成される球状のはんだ２６，２６が接触する事態を確実に防止できる。
他方、導体パターン１２ａ，１２ａ・・の各露出面を覆う溶融状態のはんだ量は、導体パターン１２′，１２′・・の各露出面を覆う溶融状態のはんだ量よりも多くできる。このため、溶融状態のはんだが露出面の全面を覆う導体パターン１２ａ，１２ａ・・の各広幅部１２ｂに、半導体素子２０の対応するバンプ２４の先端を当接したとき、図２（ｂ）に示す様に、バンプ２４の周面に表面張力によって集まる溶融状態のはんだ量を多くでき、バンプ２４と導体パターン１２ａとを強力に接合できる。この場合、互いに隣接するバンプ２４，２４の周面に形成される球状のはんだ２６，２６が大きくなるものの、バンプ２４，２４間の間隙が充分に広く、球状のはんだ２６，２６が接触することはない。

図１に示す配線基板１０では、狭間隙導体パターン群１２Ａを構成する導体パターン１２′，１２′・・の露出長の調整を、外側ソルダレジスト１４の狭間隙導体パターン群１２Ａに対応する部分が内側ソルダレジスト１６側に張り出して行っているが、図３に示す様に、内側ソルダレジスト１６の狭間隙導体パターン群１２Ａに対応する部分が外側ソルダレジスト１４側に張り出して、導体パターン１２′，１２′・・の露出長を調整してもよい。
また、図４に示す様に、狭間隙導体パターン群１２Ａに対応する外側ソルダレジスト１４の部分と内側ソルダレジスト１６の部分とが張り出しても、狭間隙導体パターン群１２Ａを構成する導体パターン１２′，１２′・・の露出長を調整できる。
尚、図３及び図４において、図１に示す部材と同一部材については、図１に示す部材と同一番号を付して詳細な説明を省略した。

図１〜図４に示す配線基板１０の搭載面では、導体パターン１２′，１２′・・，１２ａ，１２ａ・・の各露出面が配線基板１０の外周縁に沿って形成されていたが、図５に示す様に、配線基板１０の中央部に導体パターン１２′，１２′・・，１２ａ，１２ａ・・の各露出面が形成されていてもよい。図５に示す配線基板１０では、導体パターン１２′，１２′・・，１２ａ，１２ａ・・の各露出面の先端部に、半導体素子２０のバンプ２４の先端が当接する広幅部１２ｂが形成されており、導体パターン１２′，１２′・・，１２ａ，１２ａ・・の各後端部は、外側ソルダレジスト１４によって被覆されている。
かかる図５に示す配線基板１０の搭載面に露出する導体パターン１２′，１２′・・，１２ａ，１２ａ・・のうち、一点鎖線で囲んだ部分の導体パターン１２′，１２′・・は、その隣接する露出面間の間隙が、他の導体パターン１２ａ，１２ａ・・の隣接する露出面間の間隙に比較して狭い。かかる露出面間の間隙が狭い導体パターン１２′，１２′・・は、狭間隙導体パターン群１２Ａを構成する。また、導体パターン１２′，１２′・・の露出面間の間隙に比較して、露出面間の間隙が広い他の導体パターン１２ａ，１２ａ・・は広間隙導体パターン群を構成する。
図５に示す狭間隙導体パターン群１２Ａを構成する導体パターン１２′，１２′・・の露出長は、導体パターン１２′，１２′・・の露出面間の間隙に比較して、露出面間の間隙が広い広間隙導体パターン群を構成する他の導体パターン１２ａ，１２ａ・・よりも短くなるように形成されている。この導体パターン１２′，１２′・・の露出長は、外側ソルダレジスト１４の狭間隙導体パターン群１２Ａに対応する部分が内側方向に張り出して調整している。
尚、図１〜図５に示す配線基板１０は、公知の配線基板の製造方法、例えばビルドアップ方法によって形成できる。

本発明に係る配線基板の一例を説明する正面図である。 図１に示す配線基板の搭載面に半導体素子を搭載した状態を説明する部分断面図である。 本発明に係る配線基板の他の例を説明する正面図である。 本発明に係る配線基板の他の例を説明する正面図である。 本発明に係る配線基板の他の例を説明する正面図である。 従来の配線基板の搭載面に半導体素子を搭載した半導体装置を説明する断面図である。 図６に示す配線基板の正面図である。 従来の配線基板の他の例を示す正面図である。 図８に示す従来の配線基板の搭載面に半導体素子を搭載した状態を説明する部分断面図である。

１０ 配線基板
１２′，１２ａ 導体パターン
１２ｂ 広幅部
１２Ａ 狭間隙導体パターン群
１４ 外側ソルダレジスト
１６ 内側ソルダレジスト
２０ 半導体素子
２２ 電極端子
２４ バンプ

Claims (8)

1. バンプが設けられた電子部品を搭載する一面において露出する複数本の導体パターンを有しており、前記複数本の導体パターンの各々の全面を覆うように付着した金属ろう材が溶融して、前記複数本の導体パターンの各々と対応するバンプが接合されて電子部品を搭載する配線基板であって、
   前記複数本の導体パターンが、隣接する導体パターンで群をなす第１および第２パターン群を含んで構成されており、
   前記第１パターン群の導体パターン間の間隙が、前記第２パターン群の導体パターン間の間隙より狭く、
   前記第１パターン群の導体パターンの露出長が、前記第２パターン群の導体パターンの露出長より短いことを特徴とする配線基板。
2. 前記複数本の導体パターンの各々には、電子部品の対応するバンプが当接し、他の部分よりも幅広の幅広部が形成されており、
   前記第１パターン群の導体パターンの幅広部間の間隙が、前記第２パターン群の導体パターンの幅広部間の間隙より狭いことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記一面に形成されたソルダレジストからの露出によって、前記複数本の導体パターンの各々の露出長が調整されていることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
4. 前記ソルダレジストが、枠状の外側ソルダレジストと、その内側の内側ソルダレジストとに形成されており、
   前記複数本の導体パターンの各々の一端側が前記外側ソルダレジストによって被覆され、他端側が前記内側ソルダレジストによって被覆されており、
   前記外側ソルダレジストの前記第１パターン群に対応する部分が、前記外側ソルダレジストの前記第２パターン群に対応する部分より前記内側ソルダレジスト側に張り出して、前記第１パターン群の導体パターンの露出長が調整されていることを特徴とする請求項３に記載の配線基板。
5. 前記ソルダレジストが、枠状の外側ソルダレジストと、その内側の内側ソルダレジストとに形成されており、
   前記複数本の導体パターンの各々の一端側が前記外側ソルダレジストによって被覆され、他端側が前記内側ソルダレジストによって被覆されており、
   前記内側ソルダレジストの前記第１パターン群に対応する部分が、前記内側ソルダレジストの前記第２パターン群に対応する部分より前記外側ソルダレジスト側に張り出して、前記第１パターン群の導体パターンの露出長が調整されていることを特徴とする請求項３または４に記載の配線基板。
6. 前記ソルダレジストが、枠状の外側ソルダレジストに形成されており、
   前記複数本の導体パターンの各々の一端側を前記外側ソルダレジストによって被覆されており、
   前記外側ソルダレジストの前記第１パターン群に対応する部分が、前記外側ソルダレジストの前記第２パターン群に対応する部分より前記ソルダレジストの内側に張り出して、前記第１パターン群の導体パターンの露出長が調整されていることを特徴とする請求項３に記載の配線基板。
7. 電子部品を搭載する一面において露出する複数本の導体パターンを有する配線基板を用いた電子部品の実装構造の製造方法であって、
   前記配線基板では、前記複数本の導体パターンが隣接する導体パターンで群をなす第１および第２パターン群を含んで構成し、前記第１パターン群の導体パターン間の間隙を前記第２パターン群の導体パターン間の間隙より狭くし、前記第１パターン群の導体パターンの露出長を前記第２パターン群の導体パターンの露出長より短くし、
   前記複数本の導体パターンの各々の全面に金属ろう材を付着した後、前記金属ろう材を溶融させ、
   溶融状態の前記金属ろう材で全面が覆われた前記複数本の導体パターンの各々に、前記電子部品の対応するバンプを当接し、接合することを特徴とする電子部品の実装構造の製造方法。
8. 前記金属ろう材で全面を覆われた導体パターンに前記バンプを当接することによって、溶融状態の前記金属ろう材を、前記バンプの周面に表面張力で集めることを特徴とする請求項７に記載の電子部品の実装構造の製造方法。