JP2015019035A

JP2015019035A - 配線板の製造方法、配線板の反り修正方法及び配線板の製造装置

Info

Publication number: JP2015019035A
Application number: JP2013211586A
Authority: JP
Inventors: 隆司田垣; Takashi Tagaki; 博靖永田; Hiroyasu Nagata; 雄蔵杉山; Yuzo Sugiyama
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2013-06-11
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2015-01-29

Abstract

【課題】プリント配線板の反りを効果的に修正すること。【解決手段】配線板１００の製造方法は、第１主面Ｆ１及び当該第１主面と反対側の第２主面Ｆ２を有する配線板１００を加熱することと、加熱された配線板１００を、第２主面Ｆ２を下とした状態で、当該第２主面Ｆ２側から保持することと、加熱された配線板１００を、第２主面Ｆ２を下とした状態で、第１主面Ｆ１側からエアーにより加圧することと、を含む。これにより、配線板１００の反りが効果的に修正されるようになる。【選択図】図２

Description

本発明は、配線板の製造方法、配線板の反り修正方法及び配線板の製造装置に関する。

近年、電子機器に用いられる配線基板に対し、より薄い電子絶縁性基材が開発されてきている。例えば、同じ層数の場合には、より薄い基板が実現でき、４層基板で０．２５ｍｍ以下のリジッド基板や０．１ｍｍ程度の多層フレキシブル配線板が実用化されつつある。また、従来６〜８層の多層プリント配線板が用いられていた用途では、ビルドアップ配線基板等の高密度配線基板を用いることで、より少ない層数で配線を収容し、結果として配線板の厚さをさらに薄くしたいという要望が高まっている。

半導体チップ（半導体素子）を多層プリント配線板上に実装する方法は、接点数の増大、または、信号遅延の問題により、ワイヤーボンディング接続から、半田バンプを介するフリップチップ接続に移行しつつある。上記のようなコア層を持ち、比較的全体の厚さが厚い多層フレキシブル配線板上に半導体チップをフリップチップ接続で実装する場合は、配線基板の反り量は小さい。しかし、全体の厚さが薄くなると、半田バンプ実装のリフロー時に配線板において、半田バンプが実装されている領域と、半田バンプが実装されていない領域との面方向の線膨張係数（ＣＴＥ）の異なりから、リフロー後の冷却時に配線板が反ってしまい、その後の半導体チップの実装工程において、実装不良または実装信頼性の低下を引き起こすことがある。

このような反りは、半導体チップなどの実装後のリフロー時においても同様に生じうる。このような問題点に対して、例えば、特許文献１に開示されているように、片面リフロー後、全面で真空吸着されたプリント配線板の矯正面に、押え板を押圧させ、その後にプリント配線板を冷却することで当該矯正面の反りを修正する技術が存在する。

特開平４−２３００９４号公報

しかしながら、特許文献１では、プリント配線板の全面が真空吸着されているので、厚さが薄く、剛性の小さい絶縁材からなる配線板の場合では、配線や層間絶縁層が損傷を受け易くなる。また、プリント配線板の修正面に、押え板を押圧させる必要があるので、プリント配線板上の半田バンプが潰れて当該バンプ間で短絡を生じるおそれもある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、配線板の反りが効果的に修正される配線板の製造方法、配線板の反り修正方法及び配線板の製造装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る配線板の製造方法は、
第１主面及び当該第１主面と反対側の第２主面を有する配線板を加熱することと、
前記加熱された配線板を、前記第２主面を下とした状態で、当該第２主面側から保持することと、
前記加熱された配線板を、前記第２主面を下とした状態で、前記第１主面側からエアーにより加圧することと、
を含むことを特徴とする。

本発明の第２の観点に係る配線板の反り修正方法は、
第１主面及び当該第１主面と反対側の第２主面を有し、反りのある配線板を加熱することと、
前記加熱された配線板を、前記第２主面を下とした状態で、当該第２主面側から保持することと、
前記加熱された配線板を、前記第２主面を下とした状態で、前記第１主面側からエアーで加圧することと、
を含むことを特徴とする。

本発明の第３の観点に係る配線板の製造装置は、
第１主面及び当該第１主面と反対側の第２主面を有し、加熱された配線板を、前記第２主面を下とした状態で載置する載置部と、
前記載置部に載置された前記配線板を前記第２主面側から保持する保持部と、
前記載置部に載置された前記配線板を前記第１主面側からエアーで加圧する加圧部と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、配線板の反りを効果的に修正することができる。

（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る配線板の反り修正方法を示す概略図である。配線板の反りの状態を説明するための模式図である。配線板に接続用ピンを実装する前後の配線板の反り量の分布を示すグラフ図である。複数の配線板が集合した複数の製品単位からなる板材を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。なお、図中、矢印Ｚ１、Ｚ２は、それぞれ配線板の主面（表裏面）の法線方向に相当する配線板の積層方向（又は配線板の厚み方向）を指す。

一方、矢印Ｘ１、Ｘ２及びＹ１、Ｙ２は、それぞれ積層方向に直交する方向（又は各層の側方）を指す。配線板の主面は、Ｘ−Ｙ平面となる。また、配線板の側面は、Ｘ−Ｚ平面又はＹ−Ｚ平面となる。

相反する法線方向を向いた２つの主面を、第１主面Ｆ１（Ｚ１側の面）、第２主面Ｆ２（Ｚ２側の面）という（図２参照）。

実施形態で製造される配線板１００は、例えば、プリント配線板である。より詳しくは、多層ビルドアップ配線板である。プリント配線板は、主として、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴ樹脂）、アリル化フェニレンエーテル樹脂（Ａ−ＰＰＥ樹脂）、アクリルレート樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する積層板を用いたものを対象とするが、アルミナセラミック板等の無機板を用いたものにも適用できる。また、プリント配線板は、例えばフレキシブル基板からなるものでもよい。

本発明の実施形態に係る配線板１００の製造装置は、図１（ｂ）に示す反り修正用治具２８を備える。反り修正用治具２８の上表面には、枠形状の保持部２７ａが配置されている。反りを修正する前の配線板１００は、図１（ａ）に示すように、上方（Ｚ１側）に凸の湾曲形状になっている。保持部２７ａは、配線板１００を支持する支持線の位置（高さ）が、当該配線板１００の反りが修正されるべき形状となっている。保持部２７ａは、その上面（Ｚ１側の面）の一部が配線板１００を保持する保持線となっている。配線板１００の反りが修正されるべき形状は、図１（ｃ）に示すように、下方（Ｚ２側）に凸の湾曲形状である。配線板１００は、図１（ｂ）に示すように、反り修正用治具２８の保持部２７ａ上にその反りが適正に修正されるように位置決めされる。

なお、図１（ａ）〜図１（ｃ）では、配線板１００は、半田バンプ１００ａ（バンプ形成領域）が上方（Ｚ１側）になるように反り修正用治具２８上に載置されている。また、配線板１００は、Ｚ１側の第１主面Ｆ１及びＺ２側の第２主面Ｆ２を有しており、半田バンプ１００ａは、配線板１００の第１主面Ｆ１の中央部に形成され、当該中央部がバンプ形成領域を構成している。

配線板１００の製造装置に設けられた基板用加熱ヒータ（図示せず）は、図１（ａ）と図１（ｂ）との間の工程で、配線板１００を加熱する。ここでは、配線板１００を構成する樹脂材料（絶縁材）が、適正に変形しうる温度以上になるように、加熱ヒータの温度及び処理時間の設定が行なわれる。

配線板１００の製造装置に設けられた反り修正用治具２８（図１（ｂ）参照）は、搬送されてきた配線板１００を保持部２７ａに保持するとともに、載置部２８ｃに載置する。

反り修正用治具２８は、図１（ｂ）に示すように、配線板１００を保持する保持部２７ａと、保持部２７ａが配置される、断面四角形の載置部２８ｃと、を備えている。載置部２８ｃは、配線板１００を載置した反り修正用治具２８を水平状態で支持できるように、上表面が水平とされている。

このような反り修正用治具２８によって配線板１００が第２主面Ｆ２側から保持される。そして、配線板１００を載置した反り修正用治具２８が、載置部２８ｃに固定されるとともに、配線板加熱ゾーンで柔軟化された配線板１００が中央部を中心とした曲げ応力を受けるようになる。これにより、配線板１００の製造装置に設けられた加圧部（図示せず）からの加圧エアーの吹き付けによる加圧作用と相乗され、配線板１００の反りの状態が、反り修正用治具２８の保持部２７ａの高さ位置、すなわち、反りが修正されるべき形状に沿うようになる。ここでは、配線板１００を保持する領域に半田バンプ１００ａ（バンプ形成領域）が含まれるようにすることが好ましい。この結果、半田バンプ１００ａの搭載に由来する配線板１００の反りがより適正に修正されるようになる。

本実施形態に係る配線板１００の製造方法は、以下のとおりである。

図１（ａ）に示すように、反りを有する配線板１００を、反り修正を行うため、反り修正装置（図示せず）に搬入する。その後、図１（ｂ）に示すように、配線板１００は、反り修正装置内の反り修正用治具２８上に載置される。

次に、配線板の反り修正処理を行う。まず、加圧部（図示せず）による加圧エアー吹き付け処理のために配線板１００の位置決めを行う。そして、加圧エアーによって配線板１００を第１主面Ｆ１側から加圧するとともに、反り修正用治具２８によって、加熱ゾーンで柔軟化した配線板１００を第２主面Ｆ２側から保持する。これにより、配線板１００の第２主面Ｆ２を反り修正用治具２８に押し付ける（図１（ｂ）参照）。ここでは、保持する領域に半田バンプ１００ａ（バンプ形成領域）が含まれるようにすることがよい。これにより、半田バンプ１００ａの搭載に基づく配線板１００の反りの修正がより適正に行われるようになる。

加圧エアーは、加圧部（図示せず）から配線板１００の第１主面Ｆ１に吹き付けられる。加圧エアーの吹付け位置のパターンや、吹きつけ位置の数は、配線板１００を第１主面Ｆ１側から効果的に加圧しうる限り、任意に変更可能である。これにより、加熱により柔軟化された配線板１００が、加圧エアーによって加圧される。その後、図１（ｃ）に示すように、配線板１００は、中央部を基準として下方（Ｚ２側）に凸の湾曲形状となるように変形する。その後、この修正状態が維持されたまま配線板１００が冷却される。以上で配線板の反り修正処理が終了する。

なお、反り修正用治具２８の表面には、配線板１００の位置決めのための刻印や目印が設けられていても良い。これによれば、位置決めがより正確に行えるようになる。

以上説明した工程により、配線板１００が完成する。本実施形態の製造方法は、配線板１００の製造に適している。このような製造方法であれば、低コストで、反りが修正された高品質な配線板１００が得られる。

具体的には、配線板１００が図３の右側に示す反りの分布（最大値：Ｘａ（＝Ｙａ+ΔＹａ_２）μｍ、最小値：Ｙａμｍ、分布の高さが最大となる値：Ｙａ＋ΔＹａ_１μｍ、０＜Ｙａ＜Ｘａ、０＜ΔＹａ_１＜ΔＹａ_２）を示している場合、上記実施形態に示したような反り修正処理を行うことで、接続用ピンを実装した後において、図３の左側に示すように、反り量（μｍ）は、−（マイナス）側、すなわち、第２主面Ｆ２側に凸に湾曲する分布（最大値：Ｘｂ（＝Ｙｂ+ΔＹｂ_２）μｍ、最小値：Ｙｂμｍ、分布の高さが最大となる値：Ｙｂ+ΔＹｂ_１μｍ、Ｙｂ＜Ｘｂ＜０、０＜ΔＹｂ_１＜ΔＹｂ_２）となる。そして、反り修正処理後の分布は、図３に示すように、反りの許容範囲（Ｚ_１μｍ〜Ｚ_２μｍ）に収まる（Ｚ_１＜Ｙｂ＜Ｘｂ＜Ｚ_２）ようになる。ここで、反り量（μｍ）は、配線板１００の中央部と周辺部との高さの差異Δｈ１と、配線板１００のバンプ形成領域での中央部と周辺部との高さの差異Δｈ２（図２参照）である。本実施形態の反り修正方法によれば、Δｈ１とΔｈ２との両者を低減させることで、配線板１００の反りを修正することができる。

例えば、インダクタをビルドアップ部に内蔵したプリント配線板では、各ビルドアップ部における導体層（導体パターン）の割合に偏りが生じる。これが原因となってビルドアップ部の線膨張係数（ＣＴＥ）が所望の範囲から外れ、プリント配線板に反りが生じることがある。本実施形態の技術思想をそのようなプリント配線板に適用すると、その反りを効果的に修正することができる。

以上、本発明の実施形態に係る配線板の製造方法、配線板の反り修正方法及び配線板の製造装置について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、反り修正用治具２８では、保持部２７ａを、配線板１００の反りが修正されるべき形状に沿うように、枠形状とした。しかしこれに限られず、保持部２７ａは、配線板１００を支持する支点（支持線）が反りが修正されるべき形状に沿う形状であればその他の形状でもよい。

上記実施形態では、配線板１００の反りが修正されるべき形状は、下方に凸の湾曲形状とした。しかしこれに限られず、配線板１００の反りが修正されるべき形状は、配線板１００の用途に応じて、その他の形状、例えば、上方に凸の形状や平坦な形状に設定することも可能である。

上記実施形態では、配線板１００は一つの製品単位のものとしたが、図４に示すように、個片化前の、複数の配線板１００が集合した複数の製品単位からなる板材２００にも本発明の技術的思想を適用することができる。この場合、各製品単位ごとに個別の反り修正用治具２８を使用することで、複数の製品単位の板材２００が全体として複雑な反り状態を呈していても、そのような反りの修正を実現することができる。

上記実施形態や変形例等は、任意に組み合わせることができる。用途等に応じて適切な組み合わせを選ぶことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、設計上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、「特許請求の範囲」に記載されている発明や「発明を実施するための形態」に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれると理解されるべきである。

２７ａ保持部
２８反り修正用治具
２８ｃ載置部
１００配線板
１００ａ半田バンプ

Claims

第１主面及び当該第１主面と反対側の第２主面を有する配線板を加熱することと、
前記加熱された配線板を、前記第２主面を下とした状態で、当該第２主面側から保持することと、
前記加熱された配線板を、前記第２主面を下とした状態で、前記第１主面側からエアーにより加圧することと、
を含むことを特徴とする配線板の製造方法。
前記第１主面の中央部にはバンプが形成されたバンプ形成領域が設けられ、
前記加熱された配線板を、前記第２主面を下とした状態で、当該第２主面側から保持するときに、当該保持する領域に前記バンプ形成領域が含まれるようにすることを特徴とする請求項１に記載の配線板の製造方法。
前記加熱された配線板を、前記第２主面を下とした状態で、当該第２主面側から保持することと、前記加熱された配線板を、前記第２主面を下とした状態で、前記第１主面側から加圧することと、によって、前記配線板の中央部が下方に凸の湾曲形状になるようにすることを特徴とする請求項１又は２に記載の配線板の製造方法。
第１主面及び当該第１主面と反対側の第２主面を有し、反りのある配線板を加熱することと、
前記加熱された配線板を、前記第２主面を下とした状態で、当該第２主面側から保持することと、
前記加熱された配線板を、前記第２主面を下とした状態で、前記第１主面側からエアーで加圧することと、
を含むことを特徴とする配線板の反り修正方法。
第１主面及び当該第１主面と反対側の第２主面を有し、加熱された配線板を、前記第２主面を下とした状態で載置する載置部と、
前記載置部に載置された前記配線板を前記第２主面側から保持する保持部と、
前記載置部に載置された前記配線板を前記第１主面側からエアーで加圧する加圧部と、
を備えることを特徴とする配線板の製造装置。
前記第１主面の中央部にはバンプが形成されたバンプ形成領域が設けられ、
前記保持部が前記配線板を前記第２主面側から保持する領域に前記バンプ形成領域が含まれることを特徴とする請求項５に記載の配線板の製造装置。
前記載置部には、前記配線板を保支持する保持部が設けられ、
前記保持部が前記配線板の反りが修正されるべき形状であることを特徴とする請求項５又は６に記載の配線板の製造装置。