JP2014078633A

JP2014078633A - はんだバンプ形成方法

Info

Publication number: JP2014078633A
Application number: JP2012226119A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Hayashi; 明宏林
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2014-05-01

Abstract

【課題】はんだボール搭載法によるはんだバンプ形成において、はんだバンプ位置不良が発生しないはんだバンプ形成方法を提供すること。
【解決手段】プリント配線基板へのはんだバンプ形成方法であって、導体パッドまで形成したプリント配線基板の表面にソルダーレジスト層と樹脂フィルムをこの順に備えたプリント配線基板に、レーザー光を用いて前記導体パッド上の前記樹脂フィルムと前記ソルダーレジスト層を除去して開口部を形成することにより前記導体パッドを露出させる開口部形成工程と、前記開口部が形成された前記樹脂フィルムと前記ソルダーレジスト層をマスクとしてフラックスを前記開口部に塗布するフラックス塗布工程と、を備えていることを特徴とするはんだバンプ形成方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線基板に狭ピッチはんだバンプを高精度に形成するはんだバンプ形成方法に関する。

一般にプリント配線基板は、電子部品等を実装するために、はんだバンプ等を形成し、これらのはんだバンプが互いに融着しないようにソルダーレジスト層を設けてある。

ソルダーレジスト層の開口パターン形成方法としては、まず感光性のソルダーレジスト層を形成し、パターンマスクを用いた露光現像により所望の開口パターンを形成するのが一般的である。

しかし、さらに微細な開口パターンが要求される場合や、ソルダーレジストの絶縁信頼性の向上が要求される場合は、感光成分を含まないソルダーレジスト層を形成し、炭酸ガスレーザーや、ＵＶ−ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー等を用いて分解除去することで所望の開口パターンを形成する。

このように形成されたソルダーレジスト開口パターンへの従来のはんだバンプ形成方法としてスクリーン印刷法がある。スクリーン印刷法では、プリント配線基板の電子部品を実装する部分に開口が設けられたスクリーン版を使用してはんだペーストを印刷し、リフロー炉ではんだ溶融させてはんだバンプを形成する。

しかし、前述のように微細な開口パターンの場合は、スクリーン印刷法ではスクリーン版の開口径が小さくなるため、はんだペーストの抜け性が悪くなりはんだボリュームが低下または不均一になるといった問題が生じる。

そのため微細なはんだバンプ形成には、はんだボール搭載法が用いられる。はんだボール搭載法では、プリント配線基板の電子部品を実装する部分に開口が設けられたスクリーン版を使用してフラックスを印刷し、同様にプリント配線基板の電子部品を実装する部分に開口が設けられたはんだボール搭載用マスクを用いてはんだボール振り込みを行い、リフロー炉ではんだ溶融させてはんだバンプを形成する。

開口パターンの微細化が進むと、プリント配線基板の寸法公差やスクリーン版の寸法公差、印刷機のスクリーン版の位置決め公差など多くの要因の管理が必要となるため、フラックス印刷の精度の向上が困難となる。このフラックスの塗布位置がずれると、はんだボールが正しい位置に搭載されてもリフロー炉での溶融時にフラックスに引き寄せられて位置不良や隣接するはんだ同士の接触といった不良の原因となる。

はんだバンプ形成不良を起こさないバンプ形成方法として、例えば特許文献１において、パッドのはんだペースト間に非はんだ付け性部材を設けて、そのまま加熱することで、隣接するはんだ同士の接触を防止する方法が記載されている。しかし、上記方法では、はんだ同士の接触不良はなくなるが、バンプの位置精度の問題は解決されておらず、非はんだ付け性部材の位置合わせが問題となる。

特開平８−２６４９３２号公報

本発明が解決しようとする課題は、はんだボール搭載法によるはんだバンプ形成において、はんだバンプ位置不良が発生しないはんだバンプ形成方法を提供することである。

上記の課題を解決する手段として、請求項１に記載の発明は、プリント配線基板へのはんだバンプ形成方法であって、
導体パッドまで形成したプリント配線基板の表面にソルダーレジスト層と樹脂フィルム層をこの順に形成したプリント配線基板に、レーザー光を用いて前記導体パッド上の前記樹脂フィルム層と前記ソルダーレジスト層を除去して開口部を形成することにより前記導体パッドを露出させる開口部形成工程と、
前記開口部が形成された前記樹脂フィルム層と前記ソルダーレジスト層をマスクとしてフラックスを前記開口部に塗布するフラックス塗布工程と、を備えていることを特徴とするはんだバンプ形成方法である。

また請求項２に記載の発明は、前記フラックス塗布工程にスクリーン印刷を用いることを特徴とする請求項１に記載のはんだバンプ形成方法である。

また請求項３に記載の発明は、前記フラックス塗布工程にスプレー塗布を用いることを特徴とする請求項１に記載のはんだバンプ形成方法である。

本発明によれば、ソルダーレジストと樹脂フィルムの開口部形成が同時に実施されるため、位置ズレが全く生じない。

また、プリント配線基板製造過程での熱履歴による膨張や収縮、反りによるスケールの変動の影響も問題にならない。そのため、その後のフラックス印刷のズレを無くす事が可能となる。

また、ソルダーレジスト表面に導体配線パターンによる凹凸がある場合でも、スクリーン版と異なり、樹脂フィルムは完全にソルダーレジストと密着しているため、スクリーン版で起こりうる裏面へのフラックスの回り込みも発生しない。

フラックスが正しい位置に印刷されていれば、その後のボール搭載位置が少しずれていても、リフロー炉によるはんだ融解時に濡れ性の良いフラックスに引き寄せられ、正しい位置にはんだバンプが形成されることとなる。

また、本発明は、従来のソルダーレジスト層形成時に必ず用いられる樹脂フィルムをフラックス塗布用マスクとして利用するため、従来使用していたスクリーン版を作製する必要が無くなる。プリント配線基板の品種毎に必要としていたスクリーン版のコストを削減することが可能となる。したがって、フラックス塗布後に必要とされていたスクリーン版のフラックス洗浄も不要となる。

（ａ）〜（ｆ）は、本発明のはんだバンプ形成法を構成する工程のうち、スクリーン印刷を用いたフラックス形成工程の一例を示す工程説明図であり、（ａ）は、導体パッドまでが形成されたプリント配線板の表面に、液状ソルダーレジストを塗布、乾燥させて硬化させた後に、その表面に樹脂フィルムをラミネートした状態、（ｂ）は、導体パッド上の樹脂フィルム層とソルダーレジスト層を、レーザー光を照射することにより除去して開口部を形成した状態、（ｃ）は（ｂ）の表面にスクリーン印刷を使用してフラックスを塗布している状態、（ｄ）は（ｃ）でスクリーン印刷が終了後、樹脂フィルムを剥離し、パッド部のソルダーレジスト開口部にフラックスが塗布された状態、（ｅ）はソルダーレジストの開口部にはんだボール搭載用マスクを配置し、はんだボールを搭載した状態、（ｆ）ははんだボールをリフローさせることによりはんだバンプを形成した状態、をそれぞれ示している。

（ａ）〜（ｆ）は、本発明のはんだバンプ形成法を構成する工程のうち、スプレー塗布を用いたフラックス形成工程の一例を示す工程説明図であり、図１と異なるのは（ｃ）においてフラックスを塗布する手段が、スプレーノズルを用いたスプレー塗布である点である。

本発明によるプリント配線基板へのはんだバンプ形成方法を、図１を用いて説明する。先ず、図１（ａ）に示すように、導体パッド１２まで形成したプリント配線基板１１の表面にソルダーレジスト１３を塗布し、乾燥、硬化後に樹脂フィルム１４をラミネートする。樹脂フィルム１４としては、ポリエステルフィルムを好適に使用できるが、これに限定するものではない。また、ソルダーレジスト１３として液状ソルダーレジストを使用せずに、樹脂フィルムを保護フィルムとしたドライフィルムタイプのソルダーレジストを用いても良い。

次に、図１（ｂ）に示すように、従来であればパターン露光後に剥離してしまう樹脂フィルム１４をそのまま残し、樹脂フィルム１４ごとレーザー加工し、導体パッド上に所望の開口部を形成する。この工程を開口部形成工程とする。

その後、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、樹脂フィルム１４をソルダーレジスト１３のパターンに密着したスクリーン版としてフラックス１６をスクリーン印刷し、塗布した後、樹脂フィルム１４を剥離する。ここで、フラックス１６の塗布方法としては、スクリーン印刷に限定するものではなく、フラックス１６を均一に塗布できる方法であれば良い。例えば、図２に示すようにスプレー塗布することも可能である。樹脂フィルム１４をソルダーレジスト１３のパターンに密着したマスクとしてフラックス１６を塗布する工程をフラックス塗布工程とする。

次に、図１（ｅ）、（ｆ）に示すように、はんだボール１８を搭載し、リフロー炉にて融解させることにより、はんだバンプ形成を完了する。なお、図２はフラックスの塗布をスプレー塗布で行う場合を示した。

次に実施例を示して、更に具体的に説明する。
＜実施例１＞
先ず、導体パッドまで形成したプリント配線基板の表面に非感光性の液状ソルダーレジスト（太陽インキ製造社製、ＡＵＳシリーズ）を、乾燥膜厚２０μｍになるようにロールコータ（ファーネス社製）を用いて塗布し、乾燥硬化後に厚さ２５μｍのＰＥＴフィルムをラミネ−タ（大成ラミネーター社製、ＶＡ２−７００ＰＨ）を用いてラミネートした。

次に、従来であればパターン露光後に剥離してしまう樹脂フィルムをそのまま残し、ＵＶレーザー（ＥＳＩ社製、ＭＯＤＥＬ５３３０）を用いてＰＥＴフィルムとソルダーレジスト層を除去し、導体パッド上に導体パッドより小さい開口部を形成した。

次に、ＰＥＴフィルムをソルダーレジストのパターンに密着したスクリーン版としてフラックス（タムラ製作所社製、ＢＦ−３１）をはんだボール搭載機（アスリートＦＡ社製、ＢＭ−７６０Ｓ）に併設されたスクリーン印刷機にてスクリーン印刷し、フラックスを塗布した後、ＰＥＴフィルムを剥離した。

次に、形成した開口部にはんだボール（千住金属工業社製、スパークルボールＭ７０５）をはんだボール搭載装置（アスリートＦＡ社製、ＢＭ−７６０Ｓ）を用いて搭載し、リフロー炉（日本アントム工業社製、ＵＮＩ−６１１６）にて融解させ、はんだバンプを形成した。

＜実施例２＞
導体パッドまで形成したプリント配線基板の表面に非感光性の液状ソルダーレジスト（太陽インキ製造社製、ＡＵＳシリーズ）を、乾燥膜厚２０μｍになるようにロールコータ（ファーネス社製）を用いて塗布し、乾燥硬化後に厚さ２５μｍのＰＥＴフィルムをラミネ−タ（大成ラミネーター社製、ＶＡ２−７００ＰＨ）を用いてラミネートし、ＵＶレーザ（ＥＳＩ社製、ＭＯＤＥＬ５３３０）にてＰＥＴフィルムとソルダーレジスト層を除去し、導体パッド上に導体パッドより小さい開口部を形成した後、ディスペンサー（ノードソン・アシムテック社製、Ｓ−９２０Ｎ）を用いてフラックス（日本スベリア社、ＮＳ−３１６Ｆ７）を用いて塗布した。それ以外は、実施例１と同じであった。

＜比較例＞
実施例１、２で使用したのと同じ製造装置を用いて、従来の方法でスクリーン版を用いてフラックス印刷を行い、はんだボールを搭載し、リフローによりはんだバンプを形成したところ、発生した不良モードの中で半田が乗っていない、はんだミッシング不良が最も多く発生した。

原因としては次の要因が考えられる。フラックス印刷用スクリーン版と基板の間に異物が入り、スクリーン版の高さが変動しフラックス量が多くなる。これにより次のはんだボール搭載時にボール搭載用のマスクにフラックスが付着し、その部分が目詰まりを起こしてボールが搭載されなくなると考えられる。

これに対し、実施例１、２に示す本発明を用いた場合、ソルダーレジスト塗布後すぐにＰＥＴフィルムをラミネートし、それをスクリーン版とするため従来方法のように異物が入ることを無くすことができる。これにより、はんだミッシング不良は、従来の発生率を半減することができた。

本発明によれば、フラックス用スクリーン版を使用せず低コスト及び高精度のはんだバンプを、歩留まり良く形成することができ、スクリーン版を製作する必要が無いため多品種少量生産にも容易に適用することができる。

１１プリント配線基板
１２導体パッド
１３ソルダーレジスト
１４樹脂フィルム
１５レーザー光
１６フラックス
１７ドクター（スクリーン印刷）
１８はんだボール
１９はんだボール搭載用マスク
２０スプレーノズル

Claims

プリント配線基板へのはんだバンプ形成方法であって、
導体パッドまで形成したプリント配線基板の表面にソルダーレジスト層と樹脂フィルムをこの順に備えたプリント配線基板に、レーザー光を用いて前記導体パッド上の前記樹脂フィルムと前記ソルダーレジスト層を除去して開口部を形成することにより前記導体パッドを露出させる開口部形成工程と、
前記開口部が形成された前記樹脂フィルムと前記ソルダーレジスト層をマスクとしてフラックスを前記開口部に塗布するフラックス塗布工程と、を備えていることを特徴とするはんだバンプ形成方法。
前記フラックス塗布工程にスクリーン印刷を用いることを特徴とする請求項１に記載のはんだバンプ形成方法。
前記フラックス塗布工程にスプレー塗布を用いることを特徴とする請求項１に記載のはんだバンプ形成方法。