JP2012156161A - 電子部品実装用配線基板の製造方法、電子部品実装用配線基板、及び電子部品付き配線基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チップ実装用端子パッド17上に半田と樹脂製の電気絶縁材とを含む接合材ペースト85を配置し、接合材ペースト85を加熱することによって、半田を溶融させるとともに電気絶縁材を軟化させる。その後、半田を固化させて半田バンプ9を形成するとともに、電気絶縁材を半田バンプ9の表面及び半田バンプ9の周囲の積層基板5の表面にて硬化させて電気絶縁表面層45を形成する。従って、この構造の半田バンプ9を備えた実装用配線基板1にICチップ3を実装する際に、半田を再溶融させた場合には、電気絶縁表面層45によって、隣合う半田バンプ9同士が接続し難いという利点がある。
【選択図】図3
Description
この方法では、半田バンプを備えたICチップの搭載に先立って、半導体パッケージの端子パッド側に予め接合材を供給しておき、ICチップの搭載後に半導体パッケージを加熱することによって、接合材中の半田粒子を溶融・固化させて半田接合部を形成するとともに、熱硬化性樹脂を軟化・硬化させて樹脂層を形成している。これによって、半導体パッケージの端子パッドとICチップの半田バンプとを半田接合により導通させるとともに、硬化した熱硬化性樹脂によって半田接合部を覆って補強している(特許文献2参照)。
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子部品と配線基板とを半田の再溶融によって接続する場合に、隣接する半田同士の接続を防止できる電子部品実装用配線基板の製造方法、電子部品実装用配線基板、及び電子部品付き配線基板の製造方法を提供することである。
前記電子部品としては、半導体素子(例えばICチップ)、コンデンサ、インダクタ、フィルタ、抵抗などが挙げられる。
ここで、前記接合材としては、熱硬化性樹脂等の樹脂に半田(半田粒子等)を含有させたペースト状のものを採用できる。また、この接合材中には、樹脂や半田以外に、各種の成分を含んでいてもよい。例えば、樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合には、熱硬化性樹脂及び半田以外に、熱硬化性樹脂の硬化剤、半田の酸化膜を除去する活性作用付与する活性剤、ペーストのチクソ性を調整するチクソ剤、その他の添加剤が添加されているものを採用できる。これらの配合量は、接合材に含有される半田の含有量、半田の粒径および接合対象の酸化の進行度合いなどに応じて適宜調整される。
これにより、加熱によって半田が溶融する前に、熱硬化性樹脂を軟化させることができる。よって、軟化した熱硬化性樹脂中で半田を溶融させて半田バンプを形成するとともに、その周囲に電気絶縁表面層を好適に形成することができる。
前記ガラス転移点としては、80〜220℃の範囲が挙げられ、半田の融点としては、120〜230℃の範囲が挙げられる。
a)まず、本実施例の電子部品実装用配線基板及び電子部品付き配線基板の構成について、図1〜図3に基づいて説明する。
以下、各構成について詳しく説明する。
更に、同第1主面側には、ICチップ3の実装領域7及びチップコンデンサ11の長方形状の実装領域19以外を覆うように、スティフナ13が接合されている。
この樹脂絶縁層25〜31には、それぞれビア穴37及びビア導体39が設けられている。ビア導体39は、第1主面側が拡径するテーパー形状を有し、導体層33、チップ実装用端子パッド17、母基板用端子パッド21を、相互に電気的に接続している。
特に本実施例では、図3(b)に要部を拡大して示す様に、半田バンプ9の下半分の表面から半田バンプ9の周囲の配線積層部35の表面を覆うように、電気絶縁表面層45が形成されている。この電気絶縁表面層45は、電気絶縁材である熱硬化性樹脂(例えばエポキシ樹脂)からなる層である。
<積層基板製造工程>
まず、十分な強度を有する支持基板(ガラスエポキシ基板など)を準備し、その支持基板65上に、樹脂絶縁層25〜31及び導体層33をビルドアップして、配線積層部35を形成する。
具体的には、積層金属シート体71の上面に、メッキレジスト77形成用のドライフィルムをラミネートし、このドライフィルムの露光及び現像を行って、メッキレジスト77を形成する。
次に、図6(b)に示す様に、積層金属シート体71の一対の銅箔73、75を、その界面にて剥離することで、配線積層部35から基材69を除去して、銅箔73を露出させる。
ここでは、チップ実装用端子パッド17上に、半田バンプ9を形成する方法について説明する。
本実施例で用いる接合用ペースト85には、半田及び熱硬化性樹脂以外にペースト化するための成分など各種の成分(例えば有機溶剤、添加剤)が含まれている。ここでは、接合用ペーストの組成として、例えばSn−Bi系半田85重量%、熱硬化性樹脂である例えばエポキシ樹脂10重量%、その他の成分5重量%を採用できる。
詳しくは、例えば140〜230℃の範囲の加熱温度、5〜300秒の範囲の加熱時間に基づき設定された加熱プロファイルが適用される。ここでは、例えば180℃の加熱温度、180秒の加熱時間が設定される。なお、この加熱温度は、前述の半田の溶融温度及び熱硬化性樹脂のガラス転移温度よりも高くなるように設定されている。
その後、更に半田が溶融する温度(例えば140℃)に加熱されると、軟化したエポキシ樹脂中で半田が溶融して一体化し、この半田が半田バンプ9の形状となる。それとともに、半田バンプ9の下半分の表面がエポキシ樹脂で覆われる。そして、更に温度が上昇すると、その状態でエポキシ樹脂が硬化して電気絶縁表面層45となる。
なお、その後、チップコンデンサ11の実装や、ステンレス製のスティフナ13の接合が行われ、本実施例の実装用配線基板1が完成する。
図9(a)に示す様に、ここでは、一方の面に多数の半田バンプ91を備えたICチップ3を実装用配線基板1に実装する方法(フリップチップ)について説明する。
(1)例えば電子部品実装用配線基板の表面に、ソルダーレジストがある場合でも無い場合でも、本発明を採用できる。具体的には、図10に示す様に、積層基板を構成する樹脂絶縁層101の表面に凸状の端子パッド103を形成するとともに、端子パッド103の表面に半田バンプ105を形成し、更に半田バンプ105の下半分を覆うように電気絶縁表面層107を形成してもよい。なお、この場合には、端子パッド103の上面と側面とからなる全表面が半田バンプ105と接合されるので、後に実装する電子部品との接続信頼性が高いという利点がある。
(6)なお、本発明者らの研究によれば、前記接合材の成分の数値範囲の半田の下限値(半田が50重量%、電気絶縁材が50重量%)及び上限値(半田が95重量%、電気絶縁材が5重量%)の場合でも、前記実施例と同様な効果があった。
3…ICチップ
5…積層基板
9、91、93、105、119…半田バンプ
15…電子部品付き配線基板
17…チップ実装用端子パッド
45、107…電気絶縁表面層
85…接合用ペースト
Claims (5)
- 導体層と樹脂絶縁層とが交互に積層されてなる積層基板上の端子パッドに、半田バンプを形成し、該半田バンプによって電子部品が実装される電子部品実装用配線基板を製造する製造方法において、
前記端子パッド上に半田と樹脂製の電気絶縁材とを含む接合材を配置し、該接合材を加熱することによって、前記半田を溶融させるとともに前記電気絶縁材を軟化させ、
その後、前記半田を固化させて半田バンプを形成するとともに、前記電気絶縁材を前記半田バンプの表面及び該半田バンプの周囲の前記積層基板の表面にて硬化させて電気絶縁表面層を形成することを特徴とする電子部品実装用配線基板の製造方法。 - 前記接合材はペースト状であり、該接合材のうち、前記加熱後の冷却によって固体となる成分は、前記半田が50〜95重量%、前記電気絶縁材が5〜50重量%であることを特徴とする請求項1に記載の電子部品実装用配線基板の製造方法。
- 前記電気絶縁材は、熱硬化性樹脂からなり、そのガラス転移温度が前記半田の融点以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子部品実装用配線基板の製造方法。
- 導体層と樹脂絶縁層とが交互に積層されてなる積層基板と、該積層基板上に形成された端子パッドと、該端子パッド上に形成された半田バンプとを備え、該半田バンプによって電子部品が実装される電子部品実装用配線基板において、
前記半田バンプには、該半田バンプの表面から該半田バンプの周囲の前記積層基板の表面にわたって電気絶縁材からなる電気絶縁表面層が形成されていることを特徴とする電子部品実装用配線基板。 - 前記請求項4に記載の電子部品実装用配線基板を用いて電子部品付き配線基板を製造する製造方法であって、
前記電子部品実装用配線基板の半田バンプに電子部品の端子を接触又は近接させた状態で、加熱することにより、前記半田バンプを溶融させ、その後冷却することにより、固化した半田バンプと前記電子部品の端子とを接合して、該電子部品を前記電子部品実装用配線基板に実装することを特徴とする電子部品付き配線基板の製造方法。
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