JP2016009740A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】球状端子の位置ずれを防止することにより、信頼性を向上させることが可能な配線基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の配線基板は、基板準備工程、はんだペースト供給工程、球状端子配置工程及びリフロー工程を経て製造される。基板準備工程では第１の基板１１を準備する。はんだペースト供給工程では、ソルダーレジスト層５７を厚さ方向に貫通する開口部５９内の電極６５上にはんだペーストを供給する。球状端子配置工程では、はんだペーストが供給された電極６５上に、球状端子８１を、下部のみがはんだペーストに接触し、それ以外の部分が露出した状態で配置する。リフロー工程では、はんだペーストを加熱溶融させて液相のはんだ９９とすることにより、球状端子８１の表面全体をはんだ９９によって覆うようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、他の基板と接続される基板を備えた配線基板の製造方法に関するものである。

近年、電気機器、電子機器の小型化に伴い、これらの機器に搭載される配線基板等にも小型化や高密度化が要求されている。その一例として、複数の基板（いわゆるパッケージ）を積層してなるＰＯＰ（Package On Package）構造の配線基板が従来提案されている（例えば特許文献１参照）。また、特許文献１では、下側基板の基板主面上に配置された複数の電極上に、銅やニッケルからなるコアの表面にはんだを被覆してなる球状端子であるはんだボールを接合し、はんだボールの上部を上側基板に接続する構造が提案されている。なお、一般的に、基板主面上には、コンピュータのマイクロプロセッサ等として使用される半導体集積回路素子（ＩＣチップ）が搭載されるため、上側基板と下側基板との間には、ＩＣチップの高さ以上の隙間を確保する必要がある。

ところで、上記したはんだボールの接合は、専用のマスクを用いて行う必要がある。詳述すると、まず、基板主面１５１上に複数の電極１５２が配置されるとともに、基板主面１５１を覆うソルダーレジスト層１５３の開口部１５４を介して電極１５２が露出してなる下側基板１５５を準備する（図１２参照）。次に、ソルダーレジスト層１５３の表面上に、開口部１５４と連通するとともに電極１５２を露出させる開口部１５６が形成されたマスク１５７を配置する（図１２参照）。さらに、開口部１５４，１５６から露出している電極１５２上にフラックス１５８を塗布する（図１２参照）。

そして、マスク１５７を剥離した後、開口部１５４と連通するとともに電極１５２を露出させる貫通孔１５９が形成されたはんだボール配置用マスク１６０を、ソルダーレジスト層１５３の表面上に配置する（図１３参照）。次に、はんだボール配置用マスク１６０の貫通孔１５９内にコア１６３の表面がはんだ１６２で覆われたはんだボール１６１を供給する。その結果、はんだボール１６１が、貫通孔１５９内を落下して貫通孔１５９の直下にある電極１５２上に載り、フラックス１５８の粘着力によって電極１５２に仮固定される（図１３参照）。

そして、はんだボール１６１のはんだ１６２を加熱溶融させるリフロー工程を行うことにより、はんだボール１６１が電極１５２に接合される（図１４参照）。このようにすれば、はんだボール１６１の上部を上側基板に接続した際に、上側基板と下側基板１５５との間に、ＩＣチップの高さ以上の隙間が確実に確保されるようになる。

特開２００２−７６２６５号公報（段落［００２８］、図１等）

ところが、リフロー工程を行うと、加熱溶融されて液相となったはんだ１６２は、表面張力の作用により、フラックス１５８に吸引されて電極１５２側に移動する。この場合、液相のはんだ１６２が表面張力によって凝集するため、凝集したはんだ１６２にコア１６３が押されて、はんだボール１６１のコア１６３が位置ずれしてしまう（図１４参照）。その結果、はんだボール１６１の上部を上側基板に接続したとしても、上側基板と下側基板１５５との隙間の大きさが一定にならないため、製造される配線基板の信頼性が低下するおそれがある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、球状端子の位置ずれを防止することにより、信頼性を向上させることが可能な配線基板の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するための手段（手段１）としては、第２の基板と接続される第１の基板を備える配線基板を製造する方法であって、基板主面上に複数の電極が配置されるとともに、前記基板主面を覆うソルダーレジスト層を厚さ方向に貫通する開口部を介して前記複数の電極が露出してなる前記第１の基板を準備する基板準備工程と、前記開口部内の前記複数の電極上にはんだペーストを供給するはんだペースト供給工程と、前記はんだペーストが供給された前記電極上に、前記第２の基板との接続に用いられ、前記はんだペーストよりも融点の高い材料からなり、少なくとも表層がはんだを除く導電性の金属からなる球状端子を、下部のみがはんだペーストに接触し、それ以外の部分が露出した状態で配置する球状端子配置工程と、前記基板主面を上方に向けた状態で前記はんだペーストを加熱溶融させて液相のはんだとすることにより、前記球状端子の表面全体を前記はんだによって覆うリフロー工程とを含むことを特徴とする配線基板の製造方法がある。

従って、手段１の配線基板の製造方法によれば、はんだペースト供給工程において複数の電極上にはんだペーストを供給した後、球状端子配置工程において、はんだペーストが供給された電極上に、表面がはんだで覆われていない球状端子を、下部のみがはんだペーストに接触し、それ以外の部分が露出した状態で配置している。このため、リフロー工程を行うと、はんだペーストを加熱溶融させて液相となったはんだは、球状端子がはんだ内に没入するのに伴って球状端子の外周側に押し出され、重力に抗して球状端子の表面に沿って球状端子の上部に移動するようになる。また、球状端子の表面のどの部分においても、同じ量のはんだが、球状端子の表面に沿って球状端子の上部に移動する。その結果、球状端子の表面の大部分が、均一な厚さのはんだによって覆われるようになる。即ち、はんだが凝集しにくくなるため、凝集したはんだに押されることに起因する球状端子の位置ずれが防止される。ゆえに、球状端子を第２の基板に接続すれば、第２の基板と第１の基板との隙間の大きさが確実に一定になるため、製造される配線基板の信頼性を向上させることができる。

また、基板準備工程において、基板主面を覆うソルダーレジスト層を厚さ方向に貫通する開口部を介して複数の電極が露出してなる第１の基板を準備し、はんだペースト供給工程において、開口部内の複数の電極上にはんだペーストを供給している。その結果、電極上にはんだペーストを正確に供給できるようになるため、配線基板の製造が容易になる。

以下、手段１の配線基板の製造方法について説明する。

まず、基板準備工程を行い、第２の基板と接続される第１の基板を準備する。第１の基板や第２の基板を形成する材料は特に限定されず任意であるが、例えば、樹脂基板などが好適である。好適な樹脂基板としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等からなる基板が挙げられる。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維（ガラス織布やガラス不織布）との複合材料からなる基板を使用してもよい。他の材料として、例えば各種のセラミックなどを選択することもできる。なお、かかる第１の基板及び第２の基板の構造としては特に限定されないが、例えばコア基板の片面または両面にビルドアップ層を有するビルドアップ多層基板や、コア基板を有さないコアレス基板などを挙げることができる。

上記第１の基板の基板主面上には複数の電極が配置される。複数の電極は基板主面のみに存在していてもよいが、基板主面及び基板裏面の両方に存在していてもよい。また、複数の電極は、導電性を有する金属材料などによって形成することが可能である。電極を構成する金属材料としては、例えば銅、銀、鉄、コバルト、ニッケルなどが挙げられる。特に、電極は、導電性が高く安価な銅からなることがよい。また、電極は、めっきによって形成されることがよい。このようにすれば、複数の電極を高精度かつ均一な寸法に形成することができる。仮に、電極を金属ペーストの印刷によって形成すると、電極を高精度かつ均一な寸法に形成することが困難になるため、個々の電極の高さにバラツキが生じてしまうおそれがある。

さらに、第１の基板は、基板主面を覆うソルダーレジスト層を厚さ方向に貫通する開口部を介して複数の電極が露出してなる。なお、ソルダーレジスト層は、絶縁性、耐熱性、耐湿性等を考慮して適宜選択することができる。ソルダーレジスト層を形成するための樹脂材料の好適例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。

続くはんだペースト供給工程では、開口部内の複数の電極上にはんだペーストを供給する。はんだペーストに使用されるはんだ材料として特に限定されないが、９０Ｐｂ−１０Ｓｎ、９５Ｐｂ−Ｓｎ、４０Ｐｂ−６０ＳｎなどのＰｂ−Ｓｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ、Ａｕ−Ｇｅ系はんだ、Ａｕ−Ｓｎ系はんだ、Ａｕ−Ｓｉ系はんだなどが挙げられる。特に、はんだペーストは鉛フリーはんだからなることがよい。このようにすれば、はんだペーストに鉛が含まれないため、配線基板の環境への負荷を低くすることができる。

続く球状端子配置工程では、はんだペーストが供給された電極上に、第２の基板との接続に用いられ、はんだペーストよりも融点の高い材料からなり、少なくとも表層がはんだを除く導電性の金属からなる球状端子を、下部のみがはんだペーストに接触し、それ以外の部分が露出した状態で配置する。

なお、球状端子の少なくとも表層を構成する導電性の金属としては、例えば、銅、銀、鉄、コバルト、ニッケルなどが挙げられる。特に、球状端子は銅からなることがよい。このようにすれば、球状端子を他の材料を用いて形成する場合よりも、球状端子の低抵抗化が図られるとともに、球状端子の導電性が向上する。即ち、電極との接続に適した球状端子を備えることにより、配線基板の信頼性をよりいっそう向上させることが可能となる。また、球状端子は、表面がニッケル層及び金層によって覆われていてもよい。ニッケル層及び金層は、例えば電解めっきや無電解めっきによって形成される。このようにニッケル層及び金層を形成すると、球状端子に確実に導電性を持たせることができる。

また、球状端子の外径は特に限定されず任意であるが、例えば、ソルダーレジスト層の開口部の内径よりも小さく、開口部の深さよりも大きいことがよい。このようにした場合、球状端子の外径が開口部の内径よりも小さいため、球状端子配置工程及びリフロー工程を行う際に、球状端子が開口部外に脱落しにくくなる。また、球状端子の外径が開口部の深さよりも大きいため、リフロー工程を行う際に、球状端子全体が液相のはんだ内に没入しにくくなる。その結果、液相のはんだは、球状端子の表面に沿って球状端子の上部に確実に移動するようになるため、球状端子の表面の大部分を、均一な厚さのはんだによって確実に覆うことができる。

続くリフロー工程では、基板主面を上方に向けた状態ではんだペーストを加熱溶融させて液相のはんだとすることにより、球状端子の表面全体をはんだによって覆う。以上のプロセスを経て、配線基板が製造される。

本実施形態における配線基板の構成を示す概略断面図。 第１の基板を示す要部断面図。 支持基板及び下地樹脂絶縁層からなる基材を形成する工程を示す説明図。 樹脂絶縁層上に導体層を形成する工程を示す説明図。 積層部を形成する工程を示す説明図。 積層部を支持基板から分離する工程を示す説明図。 樹脂絶縁層における基板裏面上に電極を形成する工程を示す説明図。 はんだペースト供給工程を示す説明図。 球状端子配置工程を示す説明図。 リフロー工程を示す説明図。 他の実施形態における球状端子を示す断面図。 従来技術における、フラックスを供給する工程を示す説明図。 従来技術における、はんだボールを配置する工程を示す説明図。 従来技術におけるリフロー工程を示す要部断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施形態の配線基板１０を示す概略断面図である。配線基板１０は、第１の基板１１及び第２の基板２１を備えている。

第２の基板２１は、エポキシ樹脂からなる２層の樹脂絶縁層３１，３２と銅からなる導体層４１とを交互に積層した構造を有する基板である。各樹脂絶縁層３１，３２には、それぞれビア穴３３及びビア導体３４が設けられている。各ビア穴３３は、円錐台形状をなし、各樹脂絶縁層３１，３２に対してＹＡＧレーザーまたは炭酸ガスレーザーを用いた穴あけ加工を施すことにより形成される。各ビア導体３４は、同一方向（図１では上方向）に拡径した導体である。

また、第２の基板２１の基板主面２２上（第２層の樹脂絶縁層３２の表面上）には、ビア導体３４を介して導体層４１に電気的に接続される主面側電極４２（厚さ１５μｍ）がアレイ状に形成されている。また、樹脂絶縁層３２の表面は、エポキシ樹脂からなる厚さ３０μｍ程度のソルダーレジスト層３５によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト層３５の所定箇所には、ソルダーレジスト層３５を厚さ方向に貫通して主面側電極４２を露出させる開口部３６が形成されている。

一方、第２の基板２１の基板裏面２３上（第１層の樹脂絶縁層３１の下面上）には、ビア導体３４を介して導体層４１に電気的に接続される裏面側電極４３（厚さ１５μｍ）が複数箇所に配置されている。また、樹脂絶縁層３１の下面は、エポキシ樹脂からなる厚さ３０μｍ程度のソルダーレジスト層３７によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト層３７の所定箇所には、ソルダーレジスト層３７を厚さ方向に貫通して裏面側電極４３を露出させる開口部３８が形成されている。そして、開口部３８を介して露出する裏面側電極４３上には、はんだ部３９が形成されている。

図１，図２に示されるように、第１の基板１１は、上述した第２の基板２１と接続されており、第２の基板２１とほぼ同じ構造を有している。即ち、第１の基板１１は、エポキシ樹脂からなる３層の樹脂絶縁層５１，５２，５３と銅からなる導体層６１とを交互に積層した構造を有する基板である。各樹脂絶縁層５１〜５３には、それぞれビア穴５４及びビア導体５５が設けられている。各ビア穴５４は、円錐台形状をなし、各樹脂絶縁層５１〜５３に対してＹＡＧレーザーまたは炭酸ガスレーザーを用いた穴あけ加工を施すことにより形成される。各ビア導体５５は、同一方向（図１では上方向）に拡径した導体であって、各導体層６１を相互に電気的に接続している。

図１に示されるように、第１の基板１１の基板裏面１３上（第１層の樹脂絶縁層５１の下面上）には、ビア導体５５を介して導体層６１に電気的に接続される裏面側電極６３（厚さ１５μｍ）が複数箇所に配置されている。また、樹脂絶縁層５１の下面は、エポキシ樹脂からなる厚さ３０μｍ程度のソルダーレジスト層５６によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト層５６の所定箇所には、ソルダーレジスト層５６を厚さ方向に貫通して裏面側電極６３を露出させる開口部６４が形成されている。なお、裏面側電極６３の表面上には、図示しないマザーボードに対して電気的に接続可能な複数のはんだバンプ（図示略）が配設されるようになっている。そして、各はんだバンプにより、第１の基板１１はマザーボード上に実装される。

一方、図１に示されるように、第１の基板１１の基板主面１２上（第３層の樹脂絶縁層５３の表面上）には、ビア導体５５を介して導体層６１に電気的に接続される主面側電極６２がアレイ状に形成されている。また、樹脂絶縁層５３の表面（基板主面１２）は、エポキシ樹脂からなる厚さ３０μｍ程度のソルダーレジスト層５７によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト層５７の所定箇所には、ソルダーレジスト層５７を厚さ方向に貫通して主面側電極６２を露出させる開口部５８が形成されている。なお、各主面側電極６２は、はんだバンプ７０を介して、矩形平板状をなすＩＣチップ７１の底面に配置された接続端子７２に接続されるようになっている。即ち、はんだバンプ７０は、接続端子７２とのフリップチップ接続に用いられる、いわゆるＣ４用のバンプである。なお、各主面側電極６２からなる領域は、ＩＣチップ７１を搭載可能なＩＣチップ搭載領域７３である。

そして、図１に示されるように、ソルダーレジスト層５７とＩＣチップ７１との隙間には、アンダーフィル７４が充填されている。その結果、第１の基板１１とＩＣチップ７１とが、隙間が封止された状態で互いに固定される。なお、本実施形態のアンダーフィル７４は、熱膨張係数が２０〜６０ｐｐｍ／℃程度（具体的には３４ｐｐｍ／℃）のエポキシ樹脂からなる。

さらに、図１，図２に示されるように、第１の基板１１の基板主面１２上には、ビア導体５５を介して導体層６１に電気的に接続される主面側電極６５が複数箇所に配置されている。図２に示されるように、主面側電極６５は、平面視円形状をなし、外径Ｂ１が１００μｍ、厚さが１５μｍに設定されている。外径Ｂ１は、ビア導体５５の上端における外径（３０μｍ）よりも大きく設定されている。また、ソルダーレジスト層５７の所定箇所には、ソルダーレジスト層５７を厚さ方向に貫通して主面側電極６５を露出させる開口部５９が形成されている。なお、本実施形態における開口部５９の内径Ｂ２は、９５μｍに設定されている。

そして、各主面側電極６５上には、第２の基板２１との電気的な接続に用いられる複数の球状端子８１がはんだ部８０を介して接合されている。詳述すると、球状端子８１の下部が、はんだ部８０を介して主面側電極６５に接合されるとともに、球状端子８１の上部が、はんだ部３９を介して第２の基板２１の裏面側電極４３に接合されている。また、各球状端子８１は、ＩＣチップ７１搭載用のはんだバンプ７０よりも高融点のはんだではんだ付けされている。具体的に言うと、本実施形態のはんだ部３９，８０には、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだがはんだ材料として用いられている。

図１，図２に示されるように、各球状端子８１は、はんだ部８０となるはんだペースト９８よりも融点の高い材料、具体的には、導電性の金属である銅によって全体が形成されている。なお、球状端子８１は、表面がニッケル層及び金層によって被覆されていてもよい。ここで、ニッケル層は、球状端子８１の表面に無電解ニッケルめっきを施すことによって形成されためっき層である。金層は、無電解金めっきを施すことによってニッケル層を被覆するように形成されためっき層である。

また、図２に示されるように、球状端子８１の外径Ａ１は８０μｍに設定されている。即ち、球状端子８１の外径Ａ１は、ソルダーレジスト層５７の開口部５９の内径Ｂ２（９５μｍ）よりも小さくなるとともに、開口部５９の深さＢ３（本実施形態では１５μｍ）よりも大きくなっている。

図１，図２に示されるように、球状端子８１は、下部がはんだ部８０に入り込んだ状態で、はんだ部８０を介して主面側電極６５上に接合されている。また、球状端子８１は、主面側電極６５の表面から離間した状態に配置されている。なお、球状端子８１の下端（図２の点Ｚ１参照）と主面側電極６５の表面との距離は、本実施形態において５μｍに設定されている。そして、球状端子８１の下端（点Ｚ１）は、主面側電極６５の中心軸Ｃ１上に位置している。なお、「中心軸Ｃ１」とは、平面視で主面側電極６５の中心となる箇所を通る軸線のことをいう。また、はんだ部８０は、主面側電極６５の表面において開口部５９から露出する部分全体を覆っている。それとともに、はんだ部８０は、球状端子８１の表面全体を覆っている。即ち、はんだ部８０は、主面側電極６５から上方に突出し、球状端子８１の表面に沿って球状端子８１の上部まで延びている。

また、図１に示されるように、球状端子８１は、上部がはんだ部３９に入り込んだ状態で、はんだ部３９を介して裏面側電極４３上に接合されている。また、球状端子８１は、裏面側電極４３の表面（下面）から離間した状態に配置されている。なお、球状端子８１の上端（図２の点Ｚ２参照）と裏面側電極４３の表面との距離は、本実施形態において５μｍに設定されている。そして、球状端子８１の上端（点Ｚ２）は、球状端子８１の中心軸上に位置している。球状端子８１の中心軸は、上記した主面側電極６５の中心軸Ｃ１と一致している。なお、「球状端子８１の中心軸」とは、平面視で球状端子８１の中心となる箇所を通る軸線のことをいう。また、はんだ部３９は、裏面側電極４３の表面において開口部３８から露出する部分全体を覆っている。そして、はんだ部３９は、球状端子８１の上部を覆うとともに、はんだ部８０に接続されている。

次に、配線基板１０の製造方法について説明する。

まず、球状端子準備工程を行い、球状端子８１を作製し、あらかじめ準備しておく。また、基板準備工程を行い、第１の基板１１の中間製品を作製し、あらかじめ準備しておく。なお、第１の基板１１の中間製品は、第１の基板１１となるべき製品部を平面方向に沿って複数配列した構造を有している。第１の基板１１の中間製品は以下のように作製される。まず、ガラスエポキシ基板などの十分な強度を有する支持基板９１を準備する（図３参照）。次に、支持基板９１上に、エポキシ樹脂からなるシート状の絶縁樹脂基材を半硬化の状態で貼り付けて下地樹脂絶縁層９２を形成することにより、支持基板９１及び下地樹脂絶縁層９２からなる基材９３を得る（図３参照）。そして、基材９３の片面（具体的には、下地樹脂絶縁層９２の上面）に、積層金属シート体９４を配置する（図３参照）。ここでは、半硬化の状態の下地樹脂絶縁層９２上に積層金属シート体９４を配置することにより、以降の製造工程で積層金属シート体９４が下地樹脂絶縁層９２から剥れない程度の密着性が確保される。積層金属シート体９４は、２枚の銅箔９５，９６を剥離可能な状態で密着させたものである。具体的には、金属めっき（例えばクロムめっき）を介して各銅箔９５，９６を積層することにより積層金属シート体９４が形成されている。

その後、積層金属シート体９４上にシート状の絶縁樹脂基材を積層し、真空圧着熱プレス機（図示略）を用いて真空下にて加熱加圧することにより、絶縁樹脂基材を硬化させて第１層の樹脂絶縁層５１を形成する（図３参照）。そして、レーザー加工を施すことによって樹脂絶縁層５１の所定の位置にビア穴５４を形成し、次いで各ビア穴５４内のスミアを除去するデスミア処理を行う。その後、従来公知の手法に従って無電解銅めっき及び電解銅めっきを行うことにより、各ビア穴５４内にビア導体５５を形成する。さらに、従来公知の手法（例えばセミアディティブ法）によってエッチングを行うことにより、樹脂絶縁層５１上に導体層６１をパターン形成する（図４参照）。また、第２層，第３層の樹脂絶縁層５２，５３及び導体層６１についても、上述した樹脂絶縁層５１及び導体層６１と同様の手法によって形成し、樹脂絶縁層５１上に積層していく。以上の製造工程によって、支持基板９１上に積層金属シート体９４、樹脂絶縁層５１〜５３及び導体層６１を積層してなる積層部９０を形成する（図５参照）。

次に、最上層の樹脂絶縁層５３に対してめっきを行うことにより、基板主面１２上に主面側電極６２，６５を形成する（図５参照）。本実施形態では、セミアディティブ法を行うことにより、樹脂絶縁層５３上に主面側電極６２，６５をパターン形成する。具体的に言うと、まず、レーザー加工を施すことによって樹脂絶縁層５３の所定の位置にビア穴５４を形成し、次いで各ビア穴５４内のスミアを処理するデスミア処理を行う。次に、樹脂絶縁層５３の表面に対して無電解銅めっきを行った後、樹脂絶縁層５３上にドライフィルムをラミネートして、めっきレジスト（図示略）を形成する。さらに、めっきレジストに対してレーザー加工機を用いてレーザー加工を行う。その結果、樹脂絶縁層５３のビア穴５４と連通する位置に、内径がビア穴５４の上端における外径よりも大きく設定された開口部が形成される。そして、電解銅めっきを行い、各ビア穴５４内にビア導体５５を形成するとともに、開口部を介して露出した樹脂絶縁層５３の上面（基板主面１２）、及び、開口部を介して露出したビア導体５５の上面に対して、銅を主体とする主面側電極６２，６５を形成する。その後、めっきレジストを剥離するとともに、不要な無電解めっき層を除去する。

次に、基材９３を除去して銅箔９５を露出させる。具体的に言うと、積層金属シート体９４における２枚の銅箔９５，９６の界面で剥離して、積層部９０を支持基板９１から分離する（図６参照）。そして、基板裏面１３（下面）にある銅箔９５に対してエッチングによるパターニングを行うことにより、樹脂絶縁層５１における基板裏面１３上の領域に裏面側電極６３を形成する（図７参照）。その後、裏面側電極６３が形成された樹脂絶縁層５１上に感光性エポキシ樹脂を塗布して硬化させることにより、基板裏面１３を覆うようにソルダーレジスト層５６を形成する（図７参照）。次に、所定のマスクを配置した状態で露光及び現像を行い、ソルダーレジスト層５６に開口部６４をパターニングする。

また、主面側電極６２，６５が形成された樹脂絶縁層５３上に感光性エポキシ樹脂を塗布して硬化させることにより、基板主面１２を覆うようにソルダーレジスト層５７を形成する（図７参照）。次に、所定のマスクを配置した状態で露光及び現像を行い、ソルダーレジスト層５７に開口部５８，５９をパターニングする（図７参照）。

さらに、基板主面１２上（具体的には、ソルダーレジスト層５７の表面上）に図示しないメタルマスクを配置する。ここで、基板主面１２上に配置されるメタルマスクには、あらかじめドリルを用いた孔あけ加工などが行われている。よって、ソルダーレジスト層５７の開口部５８と連通する位置には、主面側電極６２を露出させる複数の開口部が形成されている。

次に、メタルマスクの開口部に対してはんだを印刷する。詳述すると、開口部を介して露出する主面側電極６２上にはんだペーストを印刷する。次に、はんだペーストが印刷された積層部９０をリフロー炉内に配置して、はんだの融点より１０〜４０℃高い温度に加熱する。この時点で、はんだペーストが溶融し、半球状に盛り上がった形状のはんだバンプ７０が開口部内に形成される。その後、メタルマスクを除去する。なお、この時点で、第１の基板１１の中間製品が完成する。さらに、従来周知の切断装置などを用いて第１の基板１１の中間製品を分割する。その結果、製品部同士が分割され、個々の製品である第１の基板１１が多数個同時に得られる。

その後、第１の基板１１のＩＣチップ搭載領域７３にＩＣチップ７１を載置する。このとき、ＩＣチップ７１の底面側に配置された接続端子７２を、第１の基板１１側に配置されたはんだバンプ７０上に載置するようにする。そして、２３０℃〜２６０℃程度の温度に加熱して各はんだバンプ７０を加熱溶融（リフロー）することにより、主面側電極６２が接続端子７２に対してフリップチップ接続され、第１の基板１１にＩＣチップ７１が搭載される。さらに、第１の基板１１の基板主面１２とＩＣチップ７１との隙間にアンダーフィル７４を充填して硬化処理を行い、隙間を樹脂封止する。

次に、はんだペースト供給工程を行う。具体的には、まず、基板主面１２上（具体的には、ソルダーレジスト層５７の表面上）に図示しないメタルマスクを配置する。ここで、基板主面１２上に配置されるメタルマスクには、あらかじめドリルを用いた孔あけ加工などが行われている。よって、ソルダーレジスト層５７の開口部５９と連通する位置には、主面側電極６５を露出させる複数の開口部が形成されている。次に、メタルマスクの開口部内及びソルダーレジスト層５７の開口部５９内に露出する主面側電極６５上に対して、はんだペースト９８を供給する（図８参照）。本実施形態のはんだペースト供給工程では、印刷法によってはんだペースト９８の供給を行う。その後、メタルマスクを除去する。

続く球状端子配置工程では、はんだペースト９８が供給された主面側電極６５上に球状端子８１を配置する。具体的には、まず、複数の球状端子８１の位置決めに用いられる球状端子配置用マスク１０１を準備する（図９参照）。次に、球状端子配置用マスク１０１に設けられた複数の球状端子挿入孔１０２に対して球状端子８１をそれぞれ挿入する。その結果、各球状端子８１が、下部のみがはんだペースト９８に接触し、それ以外の部分が露出した状態で配置される（図９参照）。なお、本実施形態の球状端子挿入孔１０２は、等断面形状に形成されており、球状端子８１全体を収容可能な大きさの孔径を有している。球状端子配置用マスク１０１は、機械的強度の高い金属材料によって形成されることが好ましく、例えば、タングステン（Ｗ）とカーボン（Ｃ）とコバルト（Ｃｏ）とからなる合金などを用いて形成される。

続くリフロー工程では、はんだペースト９８を加熱溶融させることにより、各球状端子８１の一部をはんだペースト９８中に没入させる。詳述すると、基板主面１２を上方に向けた状態で、はんだの融点より１０〜４０℃高い温度に加熱して、はんだペースト９８を加熱溶融（リフロー）させて液相のはんだ９９とする。このとき、球状端子８１の下端部がはんだ９９中に没入する（図１０参照）。また、はんだ９９は、球状端子８１の表面に沿って球状端子８１の上部に移動する（図１０参照）。なお、球状端子８１の表面のどの部分においても、同じ量のはんだ９９が、球状端子８１の表面に沿って球状端子８１の上部に移動する。その結果、球状端子８１の表面全体が、はんだ９９によって覆われるようになる。特に、球状端子８１の表面の大部分（球状端子８１において下端部を除く部分）が、均一な厚さのはんだ９９によって覆われるようになる。なお、この時点で、複数の主面側電極６５に対して複数の球状端子８１が同時にはんだ付けされる（図２参照）。

また、第２の基板２１の中間製品を上述した第１の基板１１の中間製品と同様の手法によって作製し、あらかじめ準備しておく。なお、第２の基板２１の中間製品は、第２の基板２１となるべき製品部を平面方向に沿って複数配列した構造を有している。第２の基板２１の中間製品は以下のように作製される。まず、基材９３（図３参照）と同様の基材を準備する。次に、基材の片面に、積層金属シート体９４（図３参照）と同様の積層金属シート体を配置する。

その後、積層金属シート体上にシート状の絶縁樹脂基材を積層し、真空圧着熱プレス機（図示略）を用いて真空下にて加熱加圧することにより、絶縁樹脂基材を硬化させて第１層の樹脂絶縁層３１を形成する。そして、レーザー加工を施すことによって樹脂絶縁層３１の所定の位置にビア穴３３を形成し、次いで各ビア穴３３内のスミアを除去するデスミア処理を行う。その後、従来公知の手法に従って無電解銅めっき及び電解銅めっきを行うことにより、各ビア穴３３内にビア導体３４を形成する。さらに、従来公知の手法（例えばセミアディティブ法）によってエッチングを行うことにより、樹脂絶縁層３１上に導体層４１をパターン形成する。また、第２層の樹脂絶縁層３２についても、上述した樹脂絶縁層３１と同様の手法によって形成し、樹脂絶縁層３１上に積層していく。以上の製造工程によって、基材上に積層金属シート体、樹脂絶縁層３１，３２及び導体層４１を積層してなる積層部を形成する。

次に、最上層の樹脂絶縁層３２上に対してめっきを行うことにより、基板主面２２上に主面側電極４２を形成する。本実施形態では、セミアディティブ法を行うことにより、樹脂絶縁層３２上に主面側電極４２をパターン形成する。

次に、積層金属シート体を構成する２枚の銅箔の界面で剥離して、積層部を基材から分離する。そして、基板裏面２３（下面）にある銅箔に対してエッチングによるパターニングを行うことにより、樹脂絶縁層３１における基板裏面２３上の領域に裏面側電極４３を形成する。

その後、主面側電極４２が形成された樹脂絶縁層３２上に感光性エポキシ樹脂を塗布して硬化させることにより、基板主面２２を覆うようにソルダーレジスト層３５を形成する。次に、所定のマスクを配置した状態で露光及び現像を行い、ソルダーレジスト層３５に開口部３６をパターニングする。また、裏面側電極４３が形成された樹脂絶縁層３１上に感光性エポキシ樹脂を塗布して硬化させることにより、基板裏面２３を覆うようにソルダーレジスト層３７を形成する。次に、所定のマスクを配置した状態で露光及び現像を行い、ソルダーレジスト層３７に開口部３８をパターニングする。

次に、基板裏面２３上（具体的には、ソルダーレジスト層３７の表面上）に図示しないメタルマスクを配置する。ここで、基板裏面２３上に配置されるメタルマスクには、あらかじめドリルを用いた孔あけ加工などが行われている。よって、ソルダーレジスト層３７の開口部３８と連通する位置には、裏面側電極４３を露出させる複数の開口部が形成されている。さらに、メタルマスクの開口部及びソルダーレジスト層３７の開口部３８を介して露出する裏面側電極４３に対してはんだペーストを印刷し、はんだ部３９を形成する。その後、メタルマスクを除去する。なお、この時点で、第２の基板２１の中間製品が完成する。さらに、従来周知の切断装置などを用いて第２の基板２１の中間製品を分割する。その結果、製品部同士が分割され、個々の製品である第２の基板２１が多数個同時に得られる。

次に、第２の基板２１を第１の基板１１に接続する。具体的には、第１の基板１１の基板主面１２側に配置された球状端子８１の上端部を、第２の基板２１の基板裏面２３側に配置されたはんだ部３９に当接させるようにする。そして、この状態で、はんだ部３９をはんだの融点より１０〜４０℃高い温度に加熱して加熱溶融（リフロー）することにより、球状端子８１の上端部をはんだ部３９中に没入させる。このとき、はんだ部３９が第１の基板１１側のはんだ部８０と一体化する。その結果、複数の球状端子８１が複数の裏面側電極４３に対して同時にはんだ付けされ、第２の基板２１が第１の基板１１に接続される。以上のプロセスを経て、配線基板１０が製造される。

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態の配線基板１０の製造方法では、はんだペースト供給工程において主面側電極６５上にはんだペースト９８を供給した後、球状端子配置工程において、はんだペースト９８が供給された主面側電極６５上に、表面がはんだ９９で覆われていない球状端子８１を、下部のみがはんだペースト９８に接触し、それ以外の部分が露出した状態で配置している。このため、リフロー工程を行うと、はんだペースト９８を加熱溶融させて液相となったはんだ９９は、球状端子８１がはんだ９９内に没入するのに伴って球状端子８１の外周側に押し出され、重力に抗して球状端子８１の表面に沿って球状端子８１の上部に移動するようになる。また、球状端子８１の表面のどの部分においても、同じ量のはんだ９９が、球状端子８１の表面に沿って球状端子８１の上部に移動する。その結果、球状端子８１の表面の大部分が、均一な厚さのはんだ９９によって覆われるようになる。即ち、はんだ９９が凝集しにくくなるため、凝集したはんだ９９に押されることに起因する球状端子８１の位置ずれが防止される。ゆえに、球状端子８１を第２の基板２１に接続すれば、第２の基板２１と第１の基板１１との隙間の大きさが確実に一定になるため、製造される配線基板１０の信頼性を向上させることができる。

（２）本実施形態では、球状端子８１の表面と第１の基板１１の主面側電極６５の表面とが互いに離間している。このため、球状端子８１の表面と主面側電極６５の表面との間にはんだ部８０を確実に充填することができる。その結果、球状端子８１とはんだ部８０との接触面積や、主面側電極６５とはんだ部８０との接触面積が大きくなるため、主面側電極６５と球状端子８１との接合強度を向上させることができる。また、本実施形態では、球状端子８１の表面と第２の基板２１の裏面側電極４３の表面とが互いに離間している。このため、球状端子８１の表面と裏面側電極４３の表面との間にはんだ部３９，８０を確実に充填することができる。その結果、球状端子８１とはんだ部３９，８０との接触面積や裏面側電極４３とはんだ部３９，８０との接触面積が大きくなるため、裏面側電極４３と球状端子８１との接合強度を向上させることができる。以上のことから、第１の基板１１と第２の基板２１との接続強度が向上するため、配線基板１０の信頼性を向上させることができる。

なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。

・上記実施形態の球状端子８１は、はんだを除く導電性の金属（銅）によって全体が形成されていた。しかし、球状端子は、少なくとも表層がはんだを除く導電性の金属からなっていればよい。例えば、図１１の球状端子１１１に示されるように、表層１１２がはんだを除く導電性の金属（例えば銅）からなり、表層１１２とは別の部分（中心部１１３）が導電性を有しない材料からなっていてもよい。ここで、中心部１１３の形成材料としては、例えば、樹脂材料やセラミック材料などが使用可能である。樹脂材料の好適例としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、フェノール樹脂等を挙げることができる。また、セラミック材料の好適例としては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ほう素、べリリア、ムライト、低温焼成ガラスセラミック、ガラスセラミック等を挙げることができる。

・上記実施形態では、球状端子８１の表面と第１の基板１１の主面側電極６５の表面とが互いに離間していたが、両者は互いに接触していてもよい。同様に、上記実施形態では、球状端子８１の表面と第２の基板２１の裏面側電極４３の表面とが互いに離間していたが、両者は互いに接触していてもよい。

・上記実施形態における配線基板１０は、第１の基板１１及び第２の基板２１を備える配線基板であったが、第１の基板１１のみを備える配線基板を、本発明の配線基板として適用してもよい。

・上記実施形態における配線基板１０は、２つの半導体パッケージ（第１の基板１１及び第２の基板２１）を積層してなるＰＯＰ構造の配線基板であったが、他の構造の配線基板に本発明を適用させてもよい。例えば、半導体パッケージ（第１の基板）とＩＣチップ（第２の基板）とを積層してなる構造の配線基板などを、本発明の配線基板として適用してもよい。

次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）上記手段１において、前記リフロー工程では、前記はんだが前記球状端子の表面に沿って前記球状端子の上部に移動することを特徴とする配線基板の製造方法。

（２）上記手段１において、前記リフロー工程では、前記球状端子の表面のどの部分においても、同じ量の前記はんだが、前記球状端子の表面に沿って前記球状端子の上部に移動することを特徴とする配線基板の製造方法。

（３）上記手段１において、前記リフロー工程では、前記球状端子の表面の大部分が、均一な厚さの前記はんだによって覆われることを特徴とする配線基板の製造方法。

（４）上記手段１において、前記球状端子は、前記表層がはんだを除く導電性の金属からなり、前記表層とは別の部分が導電性を有しない材料からなることを特徴とする配線基板の製造方法。

（５）上記手段１において、前記はんだペースト供給工程では、印刷法によって前記はんだペーストの供給を行うことを特徴とする配線基板の製造方法。

（６）上記手段１において、前記球状端子配置工程では、前記複数の球状端子を球状端子配置用マスクの球状端子挿入孔に挿入することにより、前記複数の球状端子を前記電極上に配置することを特徴とする配線基板の製造方法。

１０…配線基板
１１…第１の基板
１２…基板主面
２１…第２の基板
５７…ソルダーレジスト層
５９…開口部
６５…電極としての主面側電極
８１，１１１…球状端子
９８…はんだペースト
９９…はんだ
１１２…表層
Ａ１…球状端子の外径
Ｂ２…開口部の内径
Ｂ３…開口部の深さ

Claims (4)

1. 第２の基板と接続される第１の基板を備える配線基板を製造する方法であって、
   基板主面上に複数の電極が配置されるとともに、前記基板主面を覆うソルダーレジスト層を厚さ方向に貫通する開口部を介して前記複数の電極が露出してなる前記第１の基板を準備する基板準備工程と、
   前記開口部内の前記複数の電極上にはんだペーストを供給するはんだペースト供給工程と、
   前記はんだペーストが供給された前記電極上に、前記第２の基板との接続に用いられ、前記はんだペーストよりも融点の高い材料からなり、少なくとも表層がはんだを除く導電性の金属からなる球状端子を、下部のみがはんだペーストに接触し、それ以外の部分が露出した状態で配置する球状端子配置工程と、
   前記基板主面を上方に向けた状態で前記はんだペーストを加熱溶融させて液相のはんだとすることにより、前記球状端子の表面全体を前記はんだによって覆うリフロー工程と
   を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
2. 前記球状端子の外径は、前記ソルダーレジスト層の前記開口部の内径よりも小さく、前記開口部の深さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
3. 前記球状端子は銅からなることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板の製造方法。
4. 前記球状端子は、表面がニッケル層及び金層によって覆われていることを特徴とする請求項３に記載の配線基板の製造方法。

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