JP3383518B2 - 半田バンプを有する配線基板の製造方法 - Google Patents

半田バンプを有する配線基板の製造方法

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  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップ実
装用基板やボールグリッドアレイ基板等の半田バンプを
有する配線基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、集積回路チップ（以下フリッ
プチップと記す）を配線基板に実装する場合には、配線
基板上に設けられたフリップチップ接合用の半田バンプ
が用いられている。このフリップチップ接合用の半田バ
ンプの形成から、フリップチップを実装した配線基板の
プリント基板への接合までは、図８に示すように、下記
〜の工程で行われている。
【０００３】配線基板Ｐ１の表側に半田材料を載置
し、加熱して（１回目の加熱）半田材料を溶融させるこ
とにより、フリップチップ接合用の半田バンプＰ２を形
成する。 フリップチップＰ３を表側の半田バンプＰ２上に載置
した状態で、半田バンプＰ２を加熱して（２回目の加
熱）溶融させ、フリップチップＰ３と配線基板Ｐ１とを
接合する。
【０００４】フリップチップＰ３を樹脂Ｐ４によりモ
ールド（樹脂モールド）する。 配線基板Ｐ１の裏側に半田材料を配置し、加熱して
（３回目の加熱）半田材料を溶融させ、プリント基板接
合用の半田バンプＰ５を形成する。 プリント基板Ｐ６を裏側の半田バンプＰ５に密接させ
た状態で、半田バンプＰ５を加熱して（４回目の加熱）
溶融させ、プリント基板Ｐ６とフリップチップＰ３を実
装した配線基板Ｐ１とを接合する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な方法で半田バンプＰ５を形成して、配線基板Ｐ１とフ
リップチップＰ３またはプリント基板Ｐ６とを接合する
場合には、下記のような問題があり、一層の改善が求め
られている。
【０００６】例えば、フリップチップＰ３は、前記工程
の，，にて合計３回加熱されるので、熱および応
力によるフリップチップＰ３の劣化の恐れがある。ま
た、配線基板Ｐ１も、前記工程，，，にて合計
４回加熱されるので、同様に品質劣化の恐れがある。
【０００７】この加熱回数が多いという問題の対策とし
て、例えば前記との工程を同時に行なって、配線基
板Ｐ１の両側に一度に半田バンプを形成する方法を採用
する場合には、（裏側に半田材料を配置した）配線基板
Ｐ１の表側に半田材料を例えば塗布するときに、裏側の
半田材料が（作業のために配線基板Ｐ１を一時的に載置
する）下台と接触して位置ずれを生じたり、または（下
台と接触しないように浮かした場合に）未溶融の半田材
料が落下したりして、好適に作業を行なうことができな
いという問題がある。
【０００８】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れたものであり、加熱回数を低減できるとともに、その
製造が容易な半田バンプを有する配線基板の製造方法を
提供することを目的とする。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１ の発明は、表側および裏側に半田バンプ用パ
ッドが形成された配線基板に対し、前記表側の半田バン
プ用パッド上に半田バンプを形成するための半田材料を
載置すると共に、前記裏側の半田バンプ用パッドに対応
する位置に複数の凹部を有する凹版であって該凹部に半
田ペーストを充填した凹版を、該凹部を前記裏側の半田
バンプ用パッドの位置に合わせるように重ね、その状態
で加熱して、前記表側の半田バンプ用パッド上に載置さ
れた半田材料および前記凹部に充填された半田ペースト
を溶融した後に冷却し、その後前記凹版を除去すること
により、前記配線基板の表側および裏側に半田バンプを
形成することを特徴とする半田バンプを有する配線基板
の製造方法を要旨とする。
【００１３】ここで、前記半田材料を載置する方法とし
ては、周知の半田ボール搭載法や半田ペースト印刷法等
各種の方法を採用できる。また、前記凹部に半田ペース
トを充填する方法としては、例えば半田ペースト印刷法
やディスペンサーによる注入法等の各種の方法を採用で
きる。
【００１４】また、前記溶融する温度としては、半田ペ
ーストの融点（即ち半田の融点）以上であればよいが、
例えば融点の１０〜４０℃高い温度を採用できる。請求
項２の発明は、前記凹版の凹部に前記半田ペーストを充
填するにあたり、それぞれの凹部に金属製ボールを配置
した後に、該金属製ボールよりも融点の低い半田ペース
トを充填し、その後、前記金属製ボールの融点より低く
かつ前記半田ペーストの融点より高い温度で前記加熱を
行なうことを特徴とする前記請求項１に記載の半田バン
プを有する配線基板の製造方法を要旨とする。
【００１５】前記金属製ボールの材料としては、高温半
田ボール（例えばＰｂ９５重量％−Ｓｎ５重量％）を採
用できる。請求項３の発明は、前記配線基板の表側に載
置する半田材料の融点よりも、前記凹部に充填する半田
ペーストの融点を高くすることを特徴とする前記請求項
１に記載の半田バンプを有する配線基板の製造方法を要
旨とする。
【００１６】請求項４の発明は、前記凹部の寸法が、形
成される半田バンプの頂部が平坦となる値に設定されて
いることを特徴とする前記請求項１〜３のいずれか一項
に記載の半田バンプを有する配線基板の製造方法を要旨
とする。
【００１７】請求項５の発明は、前記配線基板の表側に
載置した半田材料の上部に、該半田材料の溶融時にその
高さを規制する表側バンプ高さ規制部材を配置して、前
記表側の半田バンプの頂部を平坦にすることを特徴とす
る前記請求項１〜４のいずれか一項に記載の半田バンプ
を有する配線基板の製造方法を要旨とする。
【００１８】請求項６の発明は、表側および裏側に半田
バンプを有する配線基板に対し、前記表側の半田バンプ
上に集積回路チップを載置すると共に、前記裏側に該裏
側の半田バンプの高さを規制しその頂部を平坦にする裏
側バンプ高さ規制部材を配置し、その後、前記配線基板
を加熱して、前記表側の半田バンプに前記集積回路チッ
プを接合すると共に、前記裏側に半田バンプの高さが規
制され、頂部が平坦にされた半田バンプを形成すること
を特徴とする半田バンプを有する配線基板の製造方法を
要旨とする。
【００１９】請求項７の発明は、表側に半田バンプを有
し裏側に半田バンプ用パッドを有する配線基板に対し、
前記表側の半田バンプ上に集積回路チップを載置し、前
記裏側の半田バンプ用パッド上に半田バンプを形成する
際の加熱により、前記集積回路チップの接合をも行なう
ことを特徴とする半田バンプを有する配線基板の製造方
法を要旨とする。
【００２０】請求項８の発明は、表側に半田バンプを有
し裏側に半田バンプ用パッドを有する配線基板に対し、
前記表側の半田バンプ上に集積回路チップを載置すると
共に、前記裏側の半田バンプ用パッドに対応する位置に
複数の凹部を有する凹版であって該凹部に半田ペースト
を充填した凹版を、該凹部を前記裏側の半田バンプ用パ
ッドの位置に合わせるように重ね、その状態で加熱し
て、前記表側の半田バンプおよび前記凹部に充填された
半田ペーストを溶融した後に冷却し、その後前記凹版を
除去することにより、前記表側の半田バンプと集積回路
チップとを接続すると共に、前記裏側に半田バンプを形
成することを特徴とする半田バンプを有する配線基板の
製造方法を要旨とする。
【００２１】請求項９の発明は、前記凹版の凹部に前記
半田ペーストを充填するにあたり、それぞれの凹部に金
属製ボールを配置した後に、該金属製ボールよりも融点
の低い半田ペーストを充填し、その後、前記金属製ボー
ルの融点より低くかつ前記半田ペーストの融点より高い
温度で前記加熱を行なうことを特徴とする前記請求項８
に記載の半田バンプを有する配線基板の製造方法を要旨
とする。尚、前記半田バンプに用いられる半田として
は、Ｐｂ−Ｓｎ系の軟ろうの他、通常バンプ材料として
使用されるＡｕ−Ｓｎ系、Ａｕ−Ｓｉ系等、４５０℃以
下の融点を有する広義のろう材などを採用できる。
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【発明の実施の形態】 請求項１の発明では、配線基板の
表側の半田バンプ用パッド上に半田材料を載置すると共
に、凹部に半田ペーストを充填した凹版を凹部を裏側の
半田バンプ用パッドの位置に合わせるように重ね、その
状態で加熱する。これにより、表側の半田バンプ用パッ
ド上に載置された半田材料および凹部に充填された半田
ペーストを溶融させ、その後、冷却してから凹版を除去
する。
【００２６】従って、この方法によれば、一度の加熱に
より、配線基板の表側および裏側に半田バンプを形成す
ることができるので、配線基板の熱による品質劣化を抑
制できる。請求項２の発明では、凹版の凹部に半田ペー
ストを充填するにあたり、それぞれの凹部に金属製ボー
ルを配置し、その後、金属製ボールよりも融点の低い半
田ペーストを充填する。その後、金属製ボールの融点よ
り低くかつ半田ペーストの融点より高い温度で加熱す
る。
【００２７】従って、この方法によれば、一度の加熱に
よって、配線基板の表側に半田バンプを形成できると共
に、裏側に融点の高いボールを含む半田バンプを形成す
ることができる。そのため、後の工程にて、この融点の
違いを利用して、他の基板との接続を容易に行なうこと
ができる。
【００２８】請求項３の発明では、配線基板の表側に載
置する半田材料の融点よりも、裏側の凹部に充填する半
田ペーストの融点を高くする。従って、この方法によれ
ば、一度の加熱によって、配線基板の表側および裏側に
融点の異なる半田バンプを形成することができる。その
ため、後の工程にて、この融点の違いを利用して、他の
基板との接続を容易に行なうことができる。
【００２９】請求項４の発明では、凹部の寸法が、形成
される半田バンプの頂部が平坦となる値に設定されてい
る。従って、この凹部を備えた凹版を用いて、頂部が平
坦な半田バンプを容易に形成することができる。
【００３０】請求項５の発明では、配線基板の表側に載
置した半田材料の上部に、表側バンプ高さ規制部材を配
置しているので、半田材料の溶融時に表側の半田バンプ
の高さを規制すると共にその頂部を平坦にすることがで
きる。特に、表側バンプ高さ規制部材を複数の半田バン
プにわたり配置する場合には、複数の半田バンプの高さ
を揃えることもできる。
【００３１】請求項６の発明では、表側の半田バンプ上
に集積回路チップを載置すると共に、裏側に裏側バンプ
高さ規制部材を配置し、その後加熱することにより、表
側の半田バンプに集積回路チップを接合すると共に、裏
側の半田バンプの高さを規制しつつ頂部を平坦にするこ
とができる。
【００３２】そのため、従来と比べて、集積回路チップ
および配線基板の加熱回数を低減できるので、素子や基
板の劣化を抑制することができると共に、裏側の半田バ
ンプを平坦にすることができる。特に、裏側バンプ高さ
規制部材を複数の半田バンプにわたり配置する場合に
は、複数の半田バンプの高さを揃えることもできる。
【００３３】請求項７の発明では、表側に半田バンプを
有し裏側に半田バンプ用パッドを有する配線基板に対
し、表側の半田バンプ上に集積回路チップを載置し、裏
側の半田バンプの形成の際の加熱により、同時に集積回
路チップの接合を行なう。そのため、従来と比べて、集
積回路チップおよび配線基板の加熱回数を低減できるの
で、素子や基板の劣化を抑制することができる。
【００３４】請求項８の発明では、配線基板の表側の半
田バンプ上に集積回路チップを載置すると共に、凹部に
半田ペーストを充填した凹版を凹部を裏側の半田バンプ
用パッドの位置に合わせるように重ねる。そして、その
状態で加熱して、表側の半田バンプおよび凹部に充填さ
れた半田ペーストを溶融させ、その後、冷却して凹版を
除去する。
【００３５】これにより、一度の加熱により、表側の半
田バンプと集積回路チップとを接続すると共に、裏側に
半田バンプを形成することができる。よって、従来と比
べて、集積回路チップおよび配線基板の加熱回数を低減
できるので、素子や基板の劣化を抑制することができ
る。
【００３６】請求項９の発明では、凹版の凹部に半田ペ
ーストを充填するにあたり、それぞれの凹部に金属製ボ
ールを配置し、その後、金属製ボールよりも融点の低い
半田ペーストを充填する。その後、金属製ボールの融点
より低くかつ半田ペーストの融点より高い温度で加熱す
る。
【００３７】従って、この方法によれば、一度の加熱に
よって、配線基板の表側に集積回路チップを接続できる
と共に、裏側に融点の高いボールを含む半田バンプがで
きる。そのため、この配線基板をプリント基板に接続す
る際に、融点の高いボールがあるために、裏側の半田バ
ンプが潰れ難く、高さを保つことができる。
【００３８】
【実施例】次に、本発明の半田バンプを有する配線基板
の製造方法の実施例について説明する。ここでは、集積
回路チップ（ＬＳＩ素子、以下単にフリップチップと称
す）をフェースダウンで実装するための樹脂製の回路基
板（フリップチップ搭載用基板、以下単に配線基板と称
す）、即ち、フリップチップをフリップチップ法によっ
て接合するための配線基板及びその製造方法について述
べる。 （実施例１） 本実施例は、樹脂製の配線基板の両面に一度に半田バン
プを形成するものであり、特に高温半田ボールを用いる
点に特徴がある。
【００３９】図１に示すように、本実施例の配線基板１
は、表側（図示上面）及び裏側（図示下面）にそれぞれ
大きさの異なる半田バンプ３ａ，３ｂ（３と総称する）
が形成された、外径が約２５ｍｍ角、板厚約１ｍｍの樹
脂製の多層配線基板である。以下、本実施例の配線基板
１をその製造方法とともに説明する。
【００４０】半田バンプ３を形成する対象となる配線
基板１を製造する場合には、図１（ｂ）に拡大及び破断
して示すように、まず、ＢＴコア基板５上にエポキシ樹
脂による絶縁層７を形成すると共に、ＢＴコア基板５及
び絶縁層７にわたって、無電解Ｃｕメッキ及び電解Ｃｕ
メッキを用いたセミアディティブ法によってＣｕ内部配
線９を形成して積層する。尚、Ｃｕ内部配線９の形成法
としては、サブトラクティブ法やフルアディティブ法に
よってもよい。
【００４１】次に、配線基板１の最表面では、前記Ｃ
ｕ内部配線９と接合されるＣｕ配線１１の耐食のため及
び半田との密着性を向上させるために、無電解Ｎｉ−Ｐ
メッキによって約３μｍのＮｉ−Ｐ層１３を形成し、更
にその上に、無電解Ａｕメッキによって約０．１μｍの
Ａｕ層１５を形成して、Ｎｉ−Ｐ層１３及びＡｕ層１５
からなる下地導電性パッド（以下単にパッドと称す）１
７を作成する。尚、その他の部位には、アクリルやエポ
キシ樹脂などにより、ソルダーレジスト層１９を形成す
る。
【００４２】尚、上述したメッキ方法は、周知の多層プ
リント配線板のメッキ方法と同様であるので詳述しない
（例えば、「多層プリント配線板ステップ３６５」；藤
平・藤森共著；工業調査会；１９８９年発行参照）。 次に、図２に示すように、配線基板１の表側のパッド
１７（以下パッドは図示しない）上に、３７Ｐｂ−６３
Ｓｎの共晶半田ペースト（融点約１８３℃）を周知の印
刷法で塗布し、共晶半田ペースト層２１を形成する。
【００４３】尚、共晶半田ペースト層２１を形成する方
法としては、この方法以外に、凹版印刷法、半田ボール
搭載法、半田プリフォーム搭載法などを採用できる。 一方、裏側の半田バンプ３ｂの大きさに応じた凹部２
３を有する凹版２５を用いて、裏側の半田バンプ３ｂを
形成するための作業を行なう。
【００４４】具体的には、直径２．２ｍｍ、深さ１．５
ｍｍの凹部２３が配線基板１の裏側のパッド１７と同じ
配置で設けられたステンレス製の凹版２５を用い、その
凹部２３に直径１．５ｍｍ、組成Ｐｂ９５％−Ｓｎ５％
の高温半田ボール（融点３１４℃）２７を入れ、更に、
凹部２３にスキージ印刷で表側と同様な共晶半田ペース
トを充填する。
【００４５】次に、配線基板１の表側に、形成される
半田バンプ３ａの高さを規制するために、左右に脚部２
９ａ（高さ５０μｍ）を有する平坦な表側バンプ高さ規
制部材２９を配置する。それとともに、配線基板１の裏
側に、前記凹版２５を凹部２３と裏側のパッド１７とが
一致するように密着させて配置する。
【００４６】この状態で、最高温度２２０℃のリフロ
ー炉に通し、表側及び裏側にある共晶半田のみを溶融さ
せて、その後冷却する。これによって、配線基板１の表
側に、頂部が平坦になったフリップチップ接合用の半田
バンプ３ａ（高さ５０μｍ）を形成するとともに、裏側
に、頂部が平坦となったプリント基板接合用の大径の半
田バンプ３ｂ（高さ１．５ｍｍ）を形成する。尚、プリ
ント基板接合用の半田バンプ３ｂは、高温半田ボール２
７の周囲を共晶半田が覆う構造をしている。
【００４７】次に、両面に半田バンプ３を有する配線
基板１に、フリップチップ３１を接合する。尚、フリッ
プチップ３１は、外径約１２.５×１８ｍｍ、板厚約０.
４ｍｍのＳｉ製である具体的には、例えば平坦なアルミ
ナセラミックからなる基板３３の上に、両面に半田バン
プ３を有する配線基板１を載置し、更に、表側の半田バ
ンプ３ａの上に（接合部分の位置合わせをして）フリッ
プチップ３１を載置する。そして、この状態で、最高温
度２２０℃のリフロー炉に通し、表側の半田バンプ１ａ
を溶融させて、フリップチップ３１と配線基板１の接合
を行なう。
【００４８】このとき、裏側の半田バンプ３ｂのうち、
溶融温度の低い共晶半田のみが溶融するが、基板３３が
その下側に配置されているので、半田バンプ３ｂは落下
しない。また、高温半田ボール２７は溶融しないので、
半田バンプ３ｂが潰れることもない。
【００４９】その後、冷却して、基板３３を除去すれ
ば、配線基板１の表側にフリップチップ３１を実装する
とともに、裏側に半田バンプ１ｂを備えた配線基板１が
完成する。尚、この基板３３は、半田が付着し難い材料
であるアルミナセラミックで形成されているので、冷却
後に基板３３を除去する際に、半田バンプ１ｂが剥がれ
ることはない。また、この基板３３の表面が平坦である
ので、半田バンプ１ｂの頂部は平坦であり、高さも揃え
られる。
【００５０】このように、本実施例によれば、配線基板
１の表側に共晶半田ペースト層２１を形成し、裏側には
（共晶半田ペーストに覆われた高温半田ボール２７が充
填された）凹部２３が配線基板１側に向くように凹版２
５を配置して、加熱することにより、１回の溶融で、配
線基板１の両側にそれぞれ高さの揃った半田バンプ１を
形成することができる。
【００５１】つまり、本実施例では、表側のフリップチ
ップ接合用の融点が低く且つ寸法の小さな半田バンプ１
ａと、裏側のプリント基板接合用の融点が高く且つ寸法
の大きな半田バンプ１ｂとを、一度の加熱で形成するこ
とができる。また、これによって、フリップチップ３１
や配線基板１が加熱される回数が少なくなるので、フリ
ップチップ３１や配線基板１の熱による悪影響が低減す
るという効果がある。具体的には、フリップチップ３１
については、例えばフリップチップ搭載時及びプリント
基板接合時の２回に減少する（従来は３回）。また、配
線基板１についても、例えば半田バンプ形成時、フリッ
プチップ搭載時及びプリント基板接合時の３回に減少す
る（従来は４回）。
【００５２】更に、本実施例では、平坦な基板３３上
に、フリップチップ３１を搭載した配線基板１を配置す
るので、フリップチップ３１の接合の際の加熱によっ
て、裏側の半田バンプ１ｂの共晶半田が溶融するので、
半田バンプ１ｂの項部のコーポラナリティが小さくな
り、プリント基板（図示せず）との接合性が向上すると
いう利点がある。 （実施例２）次に、実施例２について説明する。
【００５３】本実施例は、前記実施例１と同様に、配線
基板の両面に半田バンプを形成するが、使用する配線基
板がセラミックである点と、配線基板の裏側に高温半田
ペーストを用いる点が大きく異なる。つまり、本実施例
では、一度の加熱によって、アルミナセラミックからな
る配線基板の表側に低融点の半田バンプを形成するとと
もに、裏側に高融点の半田バンプを形成し、その後、表
側の半田バンプによってフリップチップを接合する。
【００５４】以下、本実施例の配線基板をその製造方法
とともに説明する。尚、前記実施例１と同様な部分の説
明は、省略又は簡略化する。 アルミナセラミックのグリーンシートに、Ｗ，Ｍｏ等
のメタライズペーストを印刷し、また、所定部分に貫通
孔を穿孔して、メタライズペーストを充填し、これを複
数枚積層圧着し、焼成してセラミック製配線基板を形成
する。その後、露出するＷ等のメタライズ層に、無電解
Ｎｉ−Ｐメッキ（３μｍ）およびＡｕメッキ（０．１μ
ｍ）を施して、セラミック製の配線基板の表側及び裏側
に、各々パッド（図示せず）を形成する。なお、焼成し
たセラミック製配線基板表面に、Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ−Ｐ
ｔ等の金属ペーストを印刷し焼き付けてパッドを形成す
る手法をとってもよい。
【００５５】次に、図３に示すように、配線基板４１
の表側（図中上側）のパッド上に、前記実施例１と同様
な共晶半田ペーストを印刷法で塗布し、共晶半田ペース
ト層４３を形成する。 一方、前記実施例１とほぼ同様に、大きな寸法の凹部
４５を有する凹版４７を用いて、裏側の半田バンプ４９
ｂを形成するための作業を行なう。
【００５６】具体的には、直径２．５ｍｍ、深さ１．５
ｍｍの凹部４５が、配線基板４１の裏側のパッドと同じ
配置で設けられたステンレス製の凹版４７を用い、この
凹部４５にスキージ印刷によって、組成Ｐｂ９５％−Ｓ
ｎ５％の高温半田ペースト（融点３１４℃）を充填す
る。
【００５７】次に、配線基板４１の表側に、形成され
る表側の半田バンプ４９ａの高さを規制する前記実施例
１と同様な表側バンプ高さ規制部材５１を配置する。そ
れとともに、配線基板４１の裏側に、前記凹版４７を凹
部４５と裏側のパッドとが一致するように密着させて配
置する。
【００５８】この状態で、最高温度３３０℃のリフロ
ー炉に通し、表側及び裏側にある共晶半田及び高温半田
を溶融させて、その後冷却する。これによって、配線基
板４１の表側に、頂部が平坦になったフリップチップ接
合用の半田バンプ４９ａ（高さ５０μｍ）を形成すると
ともに、裏側に、頂部が平坦となったプリント基板接合
用の大径の半田バンプ４９ｂ（高さ１．５ｍｍ）を形成
する。
【００５９】次に、両面に半田バンプ４９ａ，４９ｂ
を有する配線基板４１に、フリップチップ５３を接合す
る。具体的には、前記実施例１と同様なアルミナ製の基
板５５の上に、両面に半田バンプ４９ａ，４９ｂを有す
る配線基板４１を載置し、更に、表側の半田バンプ４９
ａの上にフリップチップ５３を載置する。そして、この
状態で、最高温度２２０℃のリフロー炉に通し、表側の
半田バンプ４９ａを溶融させて、フリップチップ５３と
配線基板４１の接合を行なう。
【００６０】その後、冷却して、基板５５を除去すれ
ば、配線基板４１の表側にフリップチップ５３を実装す
るとともに、裏側に半田バンプ４９ｂを備えた配線基板
４１が完成する。このように、本実施例によれば、前記
実施例１より高い温度の加熱による半田の１回の溶融に
よって、配線基板４１の表側では共晶半田ペーストから
フリップチップ接合用の半田バンプ４９ａを形成すると
ともに、裏側では高温半田ペーストからプリント基板接
合用の半田バンプ４９ｂを形成することができる。
【００６１】従って、前記実施例１と同様に、フリップ
チップ５３や配線基板４１が加熱される回数が少なくな
るので、フリップチップ５３や配線基板４１の熱による
悪影響が低減するなどの効果を奏する。特に本実施例で
は、配線基板４１は材料がセラミックであるので、高い
温度（約３３０℃）での加熱による処理が可能であり、
高価な高温半田ボールではなく安価な高温半田ペースト
を使用することができるという利点がある。
【００６２】また、フリップチップ５３の接合の加熱の
際には、裏側の高融点の半田バンプ４９ｂは溶融しない
ので、単に（フリップチップ５３を載せた）配線基板４
１を基板５５に載置して、低温（約２２０℃）で加熱す
るだけでフリップチップ５３を実装でき、作業が簡易化
するという効果がある。 （実施例３）次に、実施例３について説明する。
【００６３】本実施例は、前記実施例２と同様に、配線
基板の両面に半田バンプを形成するが、配線基板の両側
とも共晶半田ペーストを用いる点に特徴がある。つま
り、本実施例では、一度の加熱によって、樹脂からなる
配線基板の表側に低融点の半田バンプを形成するととも
に、裏側にも低融点の半田バンプを形成し、その後、表
側の半田バンプによってフリップチップを接合する。
【００６４】以下、本実施例の配線基板をその製造方法
とともに説明する。尚、前記実施例２と同様な部分の説
明は、省略又は簡略化する。 前記実施例１のと同様な工程にて、樹脂製の配線基
板の表側及び裏側に、各々パッド（図示せず）を形成す
る。
【００６５】次に、図４に示すように、配線基板６１
の表側（図中上側）のパッド上に、前記実施例１および
２と同様な共晶半田ペーストを印刷法で塗布し、共晶半
田ペースト層６３を形成する。 一方、前記実施例１および２で用いたような大きな寸
法の凹部６５を有する凹版６７を用いて、裏側の半田バ
ンプ６９ｂを形成するための作業を行なう。
【００６６】具体的には、直径２．５ｍｍ、深さ１．５
ｍｍの凹部６５が、配線基板６１の裏側のパッドと同じ
配置で設けられたステンレス製の凹版６７を用い、この
凹部６５にスキージ印刷によって、表側と同様な共晶半
田ペーストを充填する。 次に、配線基板６１の表側に、形成される表側の半田
バンプ６９ａの高さを規制する前記実施例１および２と
同様な表側バンプ高さ規制部材７１を配置する。それと
ともに、配線基板６１の裏側に、前記凹版６７を凹部６
５と裏側のパッドとが一致するように密着させて配置す
る。
【００６７】この状態で、最高温度２２０℃のリフロ
ー炉に通し、表側及び裏側にある共晶半田を溶融させ
て、その後冷却する。これによって、配線基板６１の表
側に、頂部が平坦になったフリップチップ接合用の半田
バンプ６９ａを形成するとともに、裏側に、頂部が平坦
となったプリント基板接合用の大径の半田バンプ６９ｂ
を形成する。
【００６８】次に、両面に半田バンプ６９ａ，６９ｂ
を有する配線基板６１にフリップチップ７５を接合す
る。具体的には、配線基板６１の表側の半田バンプ６９
ａ上にフリップチップ７５を載置するとともに、配線基
板６１の裏側に、半田バンプ６９ｂを下方から支えるよ
うに、断面略コ字状で左右に支持部７３ａを有し、内部
底面が平坦な裏側バンプ高さ規制部材７３を配置する。
これにより、支持部７３ａの上部内側は、配線基板６１
の裏側の両端に位置する。また、支持部７３ａの上部外
側には、配線基板６１がずれないように凸部７３ｂがそ
れぞれ設けられている。
【００６９】尚、内部底面から支持部７３ａ上面までの
高さ（ｈ＝例えば１．４ｍｍ）は、裏側の半田バンプ６
９ｂの高さ（例えば１．５ｍｍ）よりも若干小さくなる
ように設定されている。これは、半田バンプ６９ｂの溶
融時に、配線基板６１を僅かに下降させて、半田バンプ
６９ｂの頂部を裏側バンプ高さ規制部材７３の平坦面７
３ｃで平坦化させるためである。
【００７０】そして、この状態で、最高温度２２０℃の
リフロー炉に通し、表側及び裏側の半田バンプ６９ａ，
６９ｂを溶融させて、表側にてフリップチップ７５の接
合を行なうとともに、裏側にて半田バンプ６９ｂの頂部
を均一な高さで、かつ平坦にする。
【００７１】その後、冷却して、裏側バンプ高さ規制
部材７３を除去すれば、配線基板６１の表側にフリップ
チップ７５を実装するとともに、裏側に半田バンプ６９
ｂを備えた配線基板６１が完成する。 次に、フリップチップ７５の周囲に樹脂（例えばエポ
キシ樹脂）を充填し、周知の樹脂モールド７６を行な
う。次に、この樹脂モールド７６によってフリップチッ
プ７５を固定した配線基板６１を、接合すべきプリント
基板７９上に（プリント基板の図示しないパッドの位置
に合わせて）配置する。このとき、配線基板６１とプリ
ント基板７９との間には、プリント基板７９の接合時の
加熱によって半田バンプ６９ｂが溶融して潰れてしまわ
ないように、配線基板６１の両側にステンレスからなる
スペーサ７７（高さ１．４ｍｍ）を配置する。
【００７２】その後、約２２０℃のリフロー炉に通
し、裏側の半田バンプ６９ｂによって、配線基板６１と
プリント基板７９とを接合する。このように、本実施例
によれば、前記実施例２より低い温度の加熱による１回
の溶融によって、配線基板６１の表側および裏側では、
それぞれ共晶半田ペーストからフリップチップ接合用の
半田バンプ６９ａおよびプリント基板接合用の半田バン
プ６９ｂを形成することができる。また、実施例１と異
なり、高価な高温半田ボールを用いずに半田バンプ６９
ａ，６９ｂを形成できる。更に、前記実施例１および２
と同様に、フリップチップ７５や配線基板６１が加熱さ
れる回数が少なくなるので、熱によるフリップチップ７
５や配線基板６１への悪影響が低減する等の効果があ
る。
【００７３】特に本実施例では、フリップチップ７５の
接合の際に、裏側バンプ高さ規制部材７３を使用するの
で、加熱によって裏側の半田バンプ６９ｂが溶融しても
落下することがない。また、裏側の半田バンプ６９ｂ
は、その溶融時に、裏側バンプ高さ規制部材７３によっ
てその頂部の高さが揃うので、コーポラナリティが低減
するという利点がある。更に、溶融時には、頂部が平坦
になるので、接合性の向上、位置決め及び検査等が簡易
化するという効果がある。
【００７４】また、プリント基板との接合時には、スペ
ーサ７７を用いているので、半田バンプ６９ｂが潰され
ることがない。その上、たとえばプリント基板が反って
いたとしても、溶融時に半田バンプ６９ｂの頂部が球状
になろうとして高さが高くなるので、接合性がよいとい
う利点がある。
【００７５】尚、本実施例では、スペーサ７７とを別体
としたが、配線基板６１自体に予め突起を設けてもよ
い。この場合、突起の材質は、温度変化によって半田バ
ンプ６９ｂに引張応力がかからないようにするため、半
田バンプ６９ａ（本例では共晶半田）の熱膨張係数に近
いものがよい。 （実施例４）次に、実施例４について説明する。
【００７６】本実施例は、前記実施例１と同様に、樹脂
製の配線基板の両面に半田バンプを形成するが、プリン
ト基板接合用の金属製ボールを含む半田バンプの形成と
フリップチップの接合とを同時に行なう点に特徴があ
る。以下、本実施例の配線基板をその製造方法とともに
説明する。尚、前記実施例１と同様な部分の説明は、省
略又は簡略化する。
【００７７】前記実施例１の及びと同様な工程に
て、樹脂製の配線基板の表側及び裏側に、各々パッド
（図示せず）を形成する。 次に、図５に示すように、配線基板８１の表側（図中
上側）のパッド上に、前記実施例１と同様な共晶半田ペ
ーストを印刷法で塗布し、共晶半田ペースト層８３を形
成する。
【００７８】次に、共晶半田ペースト層８３の上に、
前記実施例１と同様な表側バンプ高さ規制部材８５を配
置し、最高温度２２０℃のリフロー炉に通して共晶半田
を溶融させ、その後冷却する。これにより、配線基板８
１の表側に、フリップチップ接合用の半田バンプ８７ａ
を形成する。
【００７９】一方、前記実施例１と同様な寸法の凹部
８９を有する凹版９１の凹部８９内に、前記実施例１と
同様な金属製ボール９３を配置する。 次に、金属製ボール９３が入れられた凹部８９にスキ
ージ印刷によって、表側と同様な共晶半田ペーストを充
填する。
【００８０】次に、配線基板４１の表側の半田バンプ
８７ａの上にフリップチップ９５を載置するとともに、
裏側に、凹版９１を凹部８９と裏側のパッド（図示せ
ず）とが一致するように密着させて配置する。 この状態で、最高温度２２０℃のリフロー炉に通し、
表側及び裏側にある共晶半田を溶融させて、その後冷却
する。これによって、配線基板９１の表側に、フリップ
チップ９５を接合するとともに、裏側に、頂部が平坦と
なったプリント基板接合用の大径の半田バンプ８７ｂを
形成する。
【００８１】このように、本実施例では、予めフリップ
チップ接合用の半田バンプ９７ａを形成してから、一度
の加熱によって、フリップチップ９５の接合とプリント
基板接合用の半田バンプ８７ｂの形成とを行なっている
ので、前記実施例１と同様に、フリップチップ９５や配
線基板８１の加熱回数を低減できるなどの効果を奏す
る。 （実施例５）次に、実施例５について説明する。本実施
例は、前記実施例２と同様に、セラミック製の配線基板
の両面に融点の異なる半田バンプを形成するが、プリン
ト基板接合用の半田バンプの形成とフリップチップの接
合とを同時に行なう点に特徴がある。
【００８２】以下、本実施例の配線基板をその製造方法
とともに説明する。尚、前記実施例２と同様な部分の説
明は、省略又は簡略化する。 前記実施例２のと同様な工程にて、セラミック製の
配線基板の表側及び裏側に、各々パッド（図示せず）を
形成する。
【００８３】次に、図６に示すように、配線基板１０
１の表側のパッド上に、前記実施例２と同様な共晶半田
ペーストを印刷法で塗布し、共晶半田ペースト層１０３
を形成する。 次に、共晶半田ペースト層１０３の上に、前記実施例
２と同様な表側バンプ高さ規制部材１０５を配置し、最
高温度２２０℃のリフロー炉に通して共晶半田を溶融さ
せ、その後冷却する。これにより、配線基板１０１の表
側に、フリップチップ接合用の半田バンプ１０７ａを形
成する。
【００８４】一方、前記実施例２と同様な寸法の凹部
１０９を有する凹版１１１の凹部１０９内に、前記実施
例２と同様な高温半田ペーストを、スキージ印刷によっ
て充填する。 次に、配線基板１０１の表側の半田バンプ１０７ａの
上にフリップチップ１１５を載置するとともに、裏側
に、凹版１１１を凹部１０９と裏側のパッドとが一致す
るように密着させて配置する。
【００８５】この状態で、最高温度３３０℃のリフロ
ー炉に通し、表側にある共晶半田および裏側にある高温
半田を溶融させて、その後冷却する。これによって、配
線基板１０１の表側に、フリップチップ１１５を接合す
るとともに、裏側に、頂部が平坦となったプリント基板
接合用の大径の半田バンプ１０７ｂを形成する。
【００８６】このように、本実施例では、予めフリップ
チップ接合用の半田バンプ１０７ａを形成してから、一
度の高温の加熱によって、フリップチップ１１５の接合
とプリント基板接合用の半田バンプ１０７ｂの形成とを
行なっているので、前記実施例２と同様に、フリップチ
ップ１１５や配線基板１０１の加熱回数を低減できるな
どの効果を奏する。 （実施例６）次に、実施例６について説明する。
【００８７】本実施例は、前記実施例３と同様に、樹脂
製の配線基板の両面に低融点の半田バンプを形成する
が、プリント基板接合用の半田バンプの形成とフリップ
チップの接合とを同時に行なう点に特徴がある。以下、
本実施例の配線基板をその製造方法とともに説明する。
尚、前記実施例３と同様な部分の説明は、省略又は簡略
化する。
【００８８】前記実施例３のと同様な工程にて、樹
脂製の配線基板の表側及び裏側に、各々パッド（図示せ
ず）を形成する。 次に、図７に示すように、配線基板１２１の表側のパ
ッド上に、前記実施例３と同様な共晶半田ペーストを印
刷法で塗布し、共晶半田ペースト層１２３を形成する。
【００８９】次に、共晶半田ペースト層１２３の上
に、前記実施例３と同様な表側バンプ高さ規制部材１２
５を配置し、最高温度２２０℃のリフロー炉に通して共
晶半田を溶融させ、その後冷却する。これにより、配線
基板１２１の表側に、フリップチップ接合用の半田バン
プ１２７ａを形成する。
【００９０】一方、前記実施例３と同様な寸法の凹部
１２９を有する凹版１３１の凹部１２９内に、前記実施
例３と同様な共晶半田ペーストを、スキージ印刷によっ
て充填する。 次に、配線基板１２１の表側の半田バンプ１２７ａの
上にフリップチップ１３５を載置するとともに、裏側
に、凹版１３１を凹部１２９と裏側のパッドとが一致す
るように密着させて配置する。
【００９１】この状態で、最高温度２２０℃のリフロ
ー炉に通し、表側および裏側にある共晶半田を溶融させ
て、その後冷却する。これによって、配線基板１２１の
表側に、フリップチップ１３５を接合するとともに、裏
側に、頂部が平坦となったプリント基板接合用の大径の
半田バンプ１２７ｂを形成する。
【００９２】このように、本実施例では、予めフリップ
チップ接合用の半田バンプ１２７ａを形成してから、一
度の低温の加熱によって、フリップチップ１３５の接合
とプリント基板接合用の半田バンプ１２７ｂの形成とを
行なっているので、前記実施例３と同様に、フリップチ
ップ１３５や配線基板１２１の加熱回数を低減できるな
どの効果を奏する。
【００９３】尚、本発明は前記実施例になんら限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の態様で実施しうることはいうまでもない。 （１）前記各実施例で使用する半田の材質としては、用
途に応じて、Ｐｂ９０％半田などの高融点半田や、Ａｇ
やＩｎ入り半田等どれでも使用可能である。また、半田
に含まれるフラックスの種類も、（還元性の小さなもの
から）Ｒタイプ、ＲＭＡタイプ、ＲＡタイプのどれでも
使用できる。尚、ここでは、バンプ材料として、通常、
半田と称されるＰｂ−Ｓｎ系のろう材以外に、Ａｕ−Ｓ
ｎ系、Ａｕ−Ｓｉ系等の合金も使用できる。
【００９４】（２）前記パッド上の半田の付与方法とし
ては、上述した半田ペーストの印刷による方法以外に、
ディスペンサーを用いて半田ペーストを凹部に滴下（注
入）する方法を採用することができる。また、メタルマ
スク、スクリーンマスクを用いて、印刷することもでき
る。
【００９５】（３）前記凹版の凹部に半田ペーストを充
填する場合には、半田ペーストを凹部の開口面と同一に
なるように充填すると、半田ペーストの量が安定化（ば
らつきが少なく）して好ましいが、配線基板の反りが大
きい場合などにおいては、確実に半田ペーストと基板の
パッドとを接合させるために、凹部から盛り上がるよう
に充填してもよい。
【００９６】
【００９７】
【００９８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の半田バン
プを有する配線基板の製造方法によれば、下記の効果を
奏する。 請求項１の発明では、一度の加熱によって、配
線基板の裏側と表側に半田バンプを形成できるので、加
熱回数を低減することができ、よって、配線基板の熱に
よる品質劣化を抑制できる。また、工程が短くなり、加
熱等のコストを低減できる。
【００９９】請求項２の発明では、一度の加熱によっ
て、配線基板の表側に半田バンプを形成できると共に、
裏側に融点の高いボールを含む半田バンプを形成するこ
とができ、後の工程にて、この融点の違いを利用して、
他の基板との接続を容易に行なうことができる。
【０１００】請求項３の発明では、一度の加熱によっ
て、配線基板の表側および裏側に融点の異なる半田バン
プを形成することができ、そのため、前記請求項５と同
様に、後の工程にて、この融点の違いを利用して、他の
基板との接続を容易に行なうことができる。
【０１０１】請求項４の発明では、凹部を備えた凹版を
用いて、頂部が平坦な半田バンプを容易に形成すること
ができる。請求項５の発明では、半田材料の溶融時に、
表側の半田バンプの高さを規制すると共にその頂部を平
坦にすることができる。特に、表側バンプ高さ規制部材
を用いると、複数の半田バンプの高さを揃えることもで
きる。
【０１０２】請求項６の発明では、表側の半田バンプに
集積回路チップを接合すると共に、裏側の半田バンプの
高さを規制しつつ頂部を平坦にすることができる。これ
により、集積回路チップおよび配線基板の加熱回数を低
減できるので、素子や基板の劣化を抑制することができ
ると共に、裏側の半田バンプを平坦にすることができ
る。特に、裏側バンプ高さ規制部材を用いると、複数の
半田バンプの高さを揃えることもできる。
【０１０３】請求項７の発明では、裏側の半田バンプの
形成の際の加熱により、同時に集積回路チップの接合を
行なうことができる。そのため、集積回路チップおよび
配線基板の加熱回数を低減できるので、素子や基板の劣
化を抑制することができる。
【０１０４】請求項８の発明では、一度の加熱により、
表側の半田バンプと集積回路チップとを接続すると共
に、裏側に半田バンプを形成することができる。よっ
て、集積回路チップおよび配線基板の加熱回数を低減で
きるので、素子や基板の劣化を抑制することができる。
【０１０５】請求項９の発明では、一度の加熱によっ
て、配線基板の表側に集積回路チップを接続できると共
に、裏側に融点の高いボールを含む半田バンプができ
る。そのため、この配線基板をプリント基板に接続する
際に、融点の高いボールがあるために、裏側の半田バン
プが潰れ難く、高さを保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の半田バンプを有する配線基板を示
し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその一部を拡大して
示す断面図である。
【図２】 実施例１の半田バンプを有する配線基板の製
造方法を示す説明図である。
【図３】 実施例２の半田バンプを有する配線基板の製
造方法を示す説明図である。
【図４】 実施例３の半田バンプを有する配線基板の製
造方法を示す説明図である。
【図５】 実施例４の半田バンプを有する配線基板の製
造方法を示す説明図である。
【図６】 実施例５の半田バンプを有する配線基板の製
造方法を示す説明図である。
【図７】 実施例６の半田バンプを有する配線基板の製
造方法を示す説明図である。
【図８】 従来技術を示す説明図である。
【符号の説明】
１，４１，６１，８１，１０１，１２１…配線基板 ３，３ａ，３ｂ，４９ａ，４９ｂ，６９ａ，６９ｂ，８
７ａ，８７ｂ，１０７ａ，１０７ｂ，１２７ａ，１２７
ｂ…半田バンプ ２１，４３，６３，８３，１０３，１２３…共晶半田ペ
ースト層 ２３，４５，６５，８９，１０９，１２９…凹部 ２５，４７，６７，９１，１１１，１３１…凹版 ２７，９３…金属製ボール ２９，５１，７１，８５，１０５，１２５…表側バンプ
高さ規制部材 ３１，５３，７５，９５，１１５，１３５…フリップチ
ップ ７３…裏側バンプ高さ規制部材 ７９…プリント基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/12 501 H01L 21/60 311

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表側および裏側に半田バンプ用パッドが
    形成された配線基板に対し、 前記表側の半田バンプ用パッド上に半田バンプを形成す
    るための半田材料を載置すると共に、 前記裏側の半田バンプ用パッドに対応する位置に複数の
    凹部を有する凹版であって該凹部に半田ペーストを充填
    した凹版を、該凹部を前記裏側の半田バンプ用パッドの
    位置に合わせるように重ね、 その状態で加熱して、前記表側の半田バンプ用パッド上
    に載置された半田材料および前記凹部に充填された半田
    ペーストを溶融した後に冷却し、 その後前記凹版を除去することにより、 前記配線基板の表側および裏側に半田バンプを形成する
    ことを特徴とする半田バンプを有する配線基板の製造方
    法。
  2. 【請求項２】 前記凹版の凹部に前記半田ペーストを充
    填するにあたり、 それぞれの凹部に金属製ボールを配置した後に、該金属
    製ボールよりも融点の低い半田ペーストを充填し、 その後、前記金属製ボールの融点より低くかつ前記半田
    ペーストの融点より高い温度で前記加熱を行なうことを
    特徴とする前記請求項１に記載の半田バンプを有する配
    線基板の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記配線基板の表側に載置する半田材料
    の融点よりも、前記凹部に充填する半田ペーストの融点
    を高くすることを特徴とする前記請求項１に記載の半田
    バンプを有する配線基板の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記凹部の寸法が、形成される半田バン
    プの頂部が平坦となる値に設定されていることを特徴と
    する前記請求項１〜３のいずれか一項に記載の半田バン
    プを有する配線基板の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記配線基板の表側に載置した半田材料
    の上部に、該半田材料の溶融時にその高さを規制する表
    側バンプ高さ規制部材を配置して、前記表側の半田バン
    プの頂部を平坦にすることを特徴とする前記請求項１〜
    ４のいずれか一項に記載の半田バンプを有する配線基板
    の製造方法。
  6. 【請求項６】 表側および裏側に半田バンプを有する配
    線基板に対し、 前記表側の半田バンプ上に集積回路チップを載置すると
    共に、 前記裏側に該裏側の半田バンプの高さを規制しその頂部
    を平坦にする裏側バンプ高さ規制部材を配置し、 その後、前記配線基板を加熱して、前記表側の半田バン
    プに前記集積回路チップを接合すると共に、前記裏側に
    半田バンプの高さが規制され、頂部が平坦にされた半田
    バンプを形成することを特徴とする半田バンプを有する
    配線基板の製造方法。
  7. 【請求項７】 表側に半田バンプを有し裏側に半田バン
    プ用パッドを有する配線基板に対し、 前記表側の半田バンプ上に集積回路チップを載置し、前
    記裏側の半田バンプ用パッド上に半田バンプを形成する
    際の加熱により、前記集積回路チップの接合をも行なう
    ことを特徴とする半田バンプを有する配線基板の製造方
    法。
  8. 【請求項８】 表側に半田バンプを有し裏側に半田バン
    プ用パッドを有する配線基板に対し、 前記表側の半田バンプ上に集積回路チップを載置すると
    共に、 前記裏側の半田バンプ用パッドに対応する位置に複数の
    凹部を有する凹版であって該凹部に半田ペーストを充填
    した凹版を、該凹部を前記裏側の半田バンプ用パッドの
    位置に合わせるように重ね、 その状態で加熱して、前記表側の半田バンプおよび前記
    凹部に充填された半田ペーストを溶融した後に冷却し、 その後前記凹版を除去することにより、 前記表側の半田バンプと集積回路チップとを接続すると
    共に、前記裏側に半田バンプを形成することを特徴とす
    る半田バンプを有する配線基板の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記凹版の凹部に前記半田ペーストを充
    填するにあたり、 それぞれの凹部に金属製ボールを配
    置した後に、該金属製ボールよりも融点の低い半田ペー
    ストを充填し、 その後、前記金属製ボールの融点より低くかつ前記半田
    ペーストの融点より高い温度で前記加熱を行なうことを
    特徴とする前記請求項８に記載の半田バンプを有する配
    線基板の製造方法。
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