JP2011009624A

JP2011009624A - 配線基板

Info

Publication number: JP2011009624A
Application number: JP2009153635A
Authority: JP
Inventors: Manabu Ito; 学伊藤; Ryuji Maruyama; 龍二丸山
Original assignee: Kyocer Slc Tech Corp; Kyocera SLC Technologies Corp
Current assignee: Kyocer Slc Tech Corp; Kyocera SLC Technologies Corp
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2011-01-13

Abstract

【課題】認識マークを画像認識装置で正確に認識して半導体素子の電極と素子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】絶縁基板１と、絶縁基板１の表面に形成された導体層から成る配線導体２と、配線導体２の一部から成り、半導体素子Ｓの電極Ｔが半田８ａを介して電気的に接続される素子接続パッド２ａと、絶縁基板１の表面および前記導体層上に被着されており、素子接続パッド２ａを露出させる第１の開口部６ａを有するとともに、導体層の一部を認識マーク７として露出させる第２の開口部６ｃを有するソルダーレジスト層６と、素子接続パッド２ａに溶着された半田８ａとを具備して成る配線基板であって、認識マーク７は、素子接続パッド２ａに電気的に接続されたベタパターンの中に位置し、かつ該ベタパターンから電気的に独立している。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子等を搭載するために用いられる配線基板に関するものである。

従来、半導体素子を搭載するために用いられる配線基板は、例えば図３に示すように、ガラス−エポキシ板等から成る絶縁板１１ａやエポキシ樹脂等から成る絶縁層１１ｂを複数層積層して成る絶縁基板１１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１２を設けて成る。

このような配線基板においては、絶縁基板１１の上面に設けた配線導体１２の一部が絶縁基板１１の上面中央部において半導体素子Ｓの電極Ｔが半田１３ａを介して接続される複数の素子接続パッド１２ａを形成しているとともに、図４に示すように、その周囲において一部の素子接続パッド１２ａに電気的に接続された広面積のベタパターンを形成している。また、絶縁基板１１の下面に設けた配線導体１２の一部が図示しない外部電気回路基板の配線導体に半田ボールＢを介して接続される複数の外部接続パッド１２ｂを形成している。

さらに、絶縁基板１１の上下面には各素子接続パッド１２ａおよび各外部接続パッド１２ｂを露出させる開口部１４ａ、１４ｂを有するソルダーレジスト層１４が被着形成されている。また、ソルダーレジスト層１４から露出した素子接続パッド１２ａ上には半導体素子Ｓの電極Ｔとの接続を容易なものとするための半田１３ａが予め溶着されており、外部接続パッド１２ｂには半田ボールＢとの接続を容易なものとするために半田１３ｂが予め溶着されている。

このような配線基板において、素子接続パッド１２ａおよび外部接続パッド１２ｂに半田１３ａ、１３ｂを溶着するには、素子接続パッド１２ａおよび外部接続パッド１２ｂの露出表面に、半田粉末およびフラックスを含有する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加熱溶融させて溶着する方法が採用される。なお、半田１３ａ、１３ｂを優着させた後は、半田ペーストに含まれていたフラックスの残渣等を除去するための洗浄液により洗浄されて配線基板として完成する。

そして、この配線基板は、素子接続パッド１２ａに半導体素子Ｓの電極Ｔを位置合わせした後、半導体素子Ｓの電極Ｔと素子接続パッド１２ａとを半田１３ａを介して接合することにより半導体素子Ｓが搭載された半導体装置となる。

ところで、このような配線基板において、半導体素子Ｓの電極Ｔを素子接続パッド１２ａ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１１の上面に半導体素子Ｓを位置合わせするための基準となる位置決め用の認識マーク１５を設けておくとともに、この認識マーク１５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、位置決め用の認識マーク１５は、例えば絶縁基板１１の上面に被着させた配線導体１２により形成されたベタパターンの一部をソルダーレジスト層１４に設けた開口１４ｃから所定の形状に露出させることにより形成されている。

しかしながら、認識マーク１５を形成するための配線導体１２から成るベタパターンは、上述したように、一部の素子接続パッド１２ａに電気的に接続されている。このように、認識マーク１５を形成するためのベタパターンが一部の素子接続パッド１２ａに電気的に接続されている場合、素子接続パッド１２ａに半田１３ａを溶着させた後、配線基板を洗浄液により洗浄すると、洗浄液中において、銅箔や銅めっきから成る認識マーク１５と、これに電気的に接続された素子接続パッド１２ａ上の半田１３ａとの間で電池作用が発生し、それにより銅箔や銅めっきから成る認識マーク１５が変色してしまい、その結果、認識マーク１５を画像認識装置で正確かつ確実に認識することが困難となる場合があるという問題点を有していた。

特開平１０−２７０８１５号公報特開２００３−５１６５０号公報

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、認識マークを画像認識装置で正確かつ確実に認識して半導体素子の電極と素子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形成された導体層から成る配線導体と、該配線導体の一部から成り、半導体素子の電極が半田を介して電気的に接続される素子接続パッドと、前記絶縁基板の表面および前記導体層上に被着されており、前記素子接続パッドを露出させる第１の開口部を有するとともに前記導体層の一部を認識マークとして露出させる第２の開口部を有するソルダーレジスト層と、前記素子接続パッドに溶着された半田とを具備して成る配線基板であって、前記認識マークは、前記素子接続パッドに電気的に接続されたベタパターンの中に位置し、かつ該ベタパターンから電気的に独立していることを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、認識マークは、素子接続パッドに電気的に接続されたベタパターンの中に、該ベタパターンから電気的に独立して配置されていることから、洗浄液中において認識マークと素子接続パッドに溶着された半田との間に電池作用が発生することはなく、その結果、洗浄により認識マークが変色することもない。したがって、認識マークを画像認識装置で正確かつ確実に認識することができ、それにより半導体素子の電極と素子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。

図１は、本発明の配線基板の実施形態の一例を示す概略断面図である。図２は、図１に示す配線基板の概略上面図である。図３は、従来の配線基板を示す概略断面図である。図４は、図３に示す配線基板の概略上面図である。

次に、本発明の配線基板を添付の図１および図２に基づき詳細に説明する。これらの図において１は絶縁基板、２は配線導体、２ａは素子接続パッド、２ｂは外部接続パッド、６はソルダーレジスト層、７は認識マーク、８ａ、８ｂは半田であり、主としてこれらで半導体素子Ｓを搭載するため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コア用の絶縁板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ビルドアップ用の絶縁層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を構成するコア用の絶縁板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程度の複数のスルーホール３を有している。そして、その上下面および各スルーホール３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がスルーホール３を介して電気的に接続されている。

このような絶縁板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、絶縁板１ａ上下面の配線導体２は、絶縁板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、スルーホール３内面の配線導体２は、絶縁板１ａにスルーホール３を設けた後に、このスルーホール３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、絶縁板１ａのスルーホール３の内部には、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孔埋め樹脂４が充填されている。孔埋め樹脂４は、スルーホール３を塞ぐことによりスルーホール３の直上および直下にビルドアップ用の絶縁層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スルーホール３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、その上下面を平坦に研磨することにより形成される。そして、この孔埋め樹脂４を含むコア用の絶縁板１ａの上下面にビルドアップ用の絶縁層１ｂが積層されている。

コア用の絶縁板１ａの上下面に積層されたビルドアップ用の絶縁層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程度の複数のビアホール５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、各絶縁層１ｂにはその表面およびビアホール５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とをビアホール５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。

このようなビルドアップ用の絶縁層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コア用の絶縁板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ホール５を穿孔し、さらにその上に同様にして次のビルドアップ用の絶縁層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表面およびビアホール５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の表面およびビアホール５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上には後述する素子接続パッド２ａ、外部接続パッド２ｂおよび認識マーク７を露出させる開口部６ａ、６ｂ、６ｃを有するソルダーレジスト層６が被着されている。ソルダーレジスト層６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、最表層の配線導体２同士の電気的絶縁信頼性を高めるとともに、素子接続パッド２ａ、外部接続パッド２ｂおよび認識マーク７の外形を画定する作用をなす。

このようなソルダーレジスト層６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６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および認識マーク７を露出させる開口部６ａ、６ｂ、６ｃ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６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および認識マーク７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素子接続パッド２ａ、外部接続パッド２ｂおよび認識マーク７を露出させる開口部６ａ、６ｂ、６ｃ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Ｓ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の上面に被着された配線導体２の一部がソルダーレジスト層６の開口部６ａから露出して素子接続パッド２ａを形成しているとともに、その周囲において一部の素子接続パッド２ａに電気的に接続された広面積のベタパターンを形成している。また、絶縁基板１の下面に被着された配線導体２の一部は、ソルダーレジスト層６の開口部６ｂから露出して外部接続パッド２ｂを形成している。そして、素子接続パッド２ａには半導体素子Ｓの電極Ｔが半田８ａを介して電気的に接続され、外部接続パッド２ｂには外部電気回路基板の配線導体が半田ボールＢを介して電気的に接続される。

また、素子接続パッド２ａ、外部接続パッド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８ａ、８ｂがそれぞれ溶着されており、それにより半導体素子Ｓの各電極Ｔと素子接続パッド２ａとの半田８ａを介した接合や外部接続パッド２ｂと外部電気回路基板との半田ボールＢを介した接合が容易なものとなっている。

このように、素子接続パッド２ａ、外部接続パッド２ｂに半田８ａ、８ｂを溶着させるには、素子接続パッド２ａ、外部接続パッド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。なお、素子接続パッド２ａ、外部接続パッド２ｂに半田８ａ、８ｂを溶着させた後は、半田ペースト中に含まれていたフラックスの残渣等を除去するために配線基板を洗浄液により洗浄する。

さらに、本発明の配線基板においては、絶縁基板１の上面に、最上層の配線導体２を構成する導体層と同じ導体層から成る位置決め用の認識マーク７が配線導体２のベタパターンの中に位置するように設けられている。この認識マーク７は、半導体素子Ｓを搭載する際に半導体素子Ｓの電極Ｔと素子接続パッド２ａとを位置合わせするための基準となるものであり、その外周部がソルダーレジスト層６で被覆されるとともに中央部がソルダーレジスト層６の開口部６ｃから露出することよりその形状が画定されている。

本発明の配線基板においては、認識マーク７は、一部の素子接続パッド２ａに電気的に接続された配線導体２のベタパターンの中に位置し、かつベタパターンから電気的に独立した状態となっている。すなわち、ソルダーレジスト層の開口部２ｂより僅かに大きな認識マーク用の導体パターン２ｃがこれを取り囲むベタパターンとの間に所定幅の絶縁間隔を有して独立して設けられており、この認識マーク用の導体パターン２ｃの外周部がソルダーレジスト層６により覆われるとともに中央部が開口部６ｃから露出することにより認識マーク７が形成されている。このとき、ソルダーレジスト層６の開口部６ａから露出する素子接続パッド２ａとソルダーレジスト層６の開口部６ｃから露出する認識マーク７との位置関係は、同じソルダーレジスト層６に設けられた開口部同士の位置関係で規定されるので、認識マーク７を用いて半導体素子Ｓの電極Ｔと素子接続パッド２ａとを正確に位置合わせすることができる。さらに、このように認識マーク７は一部の素子接続パッド２ａに電気的に接続されたベタパターンの中に位置するものの、このベタパターンから電気的に独立していることから、洗浄液中において認識マーク７と素子接続パッド２ａに溶着された半田８ａとの間に電池作用が発生することはなく、その結果、洗浄により認識マーク７が変色することはない。したがって、認識マーク７を画像認識装置で正確かつ確実に認識することができ、それにより半導体素子Ｓの電極Ｔと素子接続パッド２ａとを半田８ａを介して正常に接続することができる。なお、認識マーク７用の導体パターン２ｃの直下に信号用の配線導体２を設けると、該信号用の配線導体２の特性インピーダンスが導体パターン２ｃの直下と、その周囲のベタパターンの直下とで異なったものとなり、信号用の配線導体２を伝播する信号が高周波信号である場合に信号を正常に伝播させることができなくなる危険性がある。したがって、認識マーク７用の導体パターン２ｃの直下には信号用の配線導体２を設けないことが好ましい。

かくして本発明の配線基板によれば、認識マークを画像認識装置で正確かつ確実に認識することができ、それにより半導体素子の電極と素子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ができる。なお、本発明は、上述の実施形態の一例に特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、例えば上述の実施形態の一例では、半導体素子Ｓを位置決めするための認識マーク７に本発明を適用したが、半導体素子Ｓを位置決めするための認識マーク７以外にも、例えば品名や製造者名、製造ロット、製造日等の製品情報を表示するための認識マークに本発明を適用してもよい。この場合、製品情報を例えば画像認識装置等により正確かつ確実に認識することが可能となる。

１絶縁基板
２配線導体
２ａ素子接続パッド
６ソルダーレジスト層
６ａ第１の開口部
６ｃ第２の開口部
７認識マーク
Ｓ半導体素子
Ｔ半導体素子の電極

Claims

絶縁基板と、該絶縁基板の表面に形成された導体層から成る配線導体と、該配線導体の一部から成り、半導体素子の電極が半田を介して電気的に接続される素子接続パッドと、前記絶縁基板の表面および前記導体層上に被着されており、前記素子接続パッドを露出させる第１の開口部を有するとともに、前記導体層の一部を認識マークとして露出させる第２の開口部を有するソルダーレジスト層と、前記素子接続パッドに溶着された半田とを具備して成る配線基板であって、前記認識マークは、前記素子接続パッドに電気的に接続されたベタパターンの中に位置し、かつ該ベタパターンから電気的に独立していることを特徴とする配線基板。