JP3802824B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パッドと、基板本体の基準位置を表す導体パターンと、を基板本体の表面に備える配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、配線基板としては、銅メッキにて構成された配線パターンを有する合成樹脂製又はセラミック製の基板本体表面に、複数の入出力端子を主表面に備えるＩＣチップ（半導体集積回路チップ）を搭載するためのパッドを備えたＩＣチップ搭載用の配線基板が知られている。また、この種の配線基板としては、ＩＣチップをフリップチップ実装方式にて接合するためのハンダバンプを、パッド表面に備えたものが知られている。
【０００３】
フリップチップ実装方式は、配線基板表面に配列されたパッドに、ＩＣチップをフェイスダウンでハンダ付けにより接続するものであり、マイクロコンピュータなどの高密度ＩＣチップを搭載するための配線基板に応用されている。
このフリップチップ実装用のハンダバンプを備える配線基板は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）、ピングリッドアレイ（ＰＧＡ）などといったタイプのパッケージ製造に用いられ、そのハンダバンプが形成されたパッドを有する基板本体の第一面には、ＩＣチップを機械操作で基板本体に実装する際に必要な基板本体の基準位置を表す導体パターン（以下、「アライメントマーク」と表現する。）が形成されている。また、第一面とは異なる基板本体の第二面には、例えば、球状のハンダ（所謂ハンダボール）を取り付けてＢＧＡパッケージを作製するためのハンダ層が、その第二面のパッド表面に形成されている。
【０００４】
ところで、このような配線基板を製造する際には、フリップチップ実装用の上記ハンダバンプ又はハンダボール取付用の上記ハンダ層をパッド表面に形成する前に、無電解ニッケルメッキによって、パッド表面にニッケルメッキ層を形成するのが一般的である。このニッケルメッキ層は、ハンダが濡れないパッドにハンダ付けを行えるようにする目的で形成するものであり、パッドと、上記ハンダバンプ又は上記ハンダ層を接続するためのものである。また、このニッケルメッキ層には、ニッケルメッキ層の酸化を防ぎ、安定したはんだ付け性を得るために、金メッキを施すことが多い。
【０００５】
この他、パッドにニッケルメッキ層を形成する場合には、アライメントマーク表面にも同時にニッケルメッキ層を形成して、そのアライメントマークを構成する銅メッキ表面が酸化するのを防止するのが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ニッケルメッキ層をパッド表面に形成すると、フリップチップ実装時やハンダボール取付時において、ニッケルがハンダ内部に拡散して、ニッケルメッキ層とハンダ（上記ハンダバンプや上記ハンダ層）との境界に、ニッケルとスズによる脆い金属間化合物が形成され、これが原因でＩＣチップ又はハンダボールとパッドとの間の接合強度が十分に確保できないといった問題があった。
【０００７】
そこで、本発明者らは、パッド表面にニッケルメッキ層を形成せずに、ＩＣチップ又はハンダボールとパッドとの間の接合を良好に保つ方法を考え出した。このような方法を採用する際には、パッド表面にニッケルメッキ層を形成する工程を省くと同時に、アライメントマークへのニッケルメッキ層の形成工程も省くのが生産効率の上からも良い。
【０００８】
しかしながら、ニッケルメッキ層の形成工程を省くと、アライメントマークには表面を覆うニッケルメッキ層がなくなってしまい、そのままではアライメントマーク表面が酸化してしまうといった問題が新たに生じた。
ＩＣチップを機械操作で基板本体に実装する際にアライメントマークを読み取る光学読取装置は、基板本体に光を発して、その光の反射光にてアライメントマークを読み取るものであるから、アライメントマークの表面が酸化してしまい、その表面に光沢がなくなってしまうと、光学読取装置にてアライメントマークをうまく読み取れなくなってしまう。
【０００９】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、基板本体の基準位置を表す導体パターンを光学読取装置にて読み取ることが可能な配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた本発明の製造方法は、配線構造を有する基板本体の表面に配列された銅製のパッド、及び、基板本体表面に形成された基板本体の基準位置を表す銅製の導体パターンの表面に、ハンダ層を形成してなる配線基板の製造方法であって、基板本体に形成されたパッド及び導体パターン表面に、ハンダペーストを直接印刷する印刷工程と、基板本体に形成されたパッド及び導体パターン表面の内、パッドに対してフラックスを塗布することなく、導体パターン表面に対して選択的に、フラックスを塗布するフラックス塗布工程と、印刷工程及びフラックス塗布工程後に、ハンダペーストをリフローし、パッド及び導体パターン表面に、ハンダ層を形成するリフロー工程と、を備えるものである。
【００１１】
上述の工程により、本発明の配線基板の製造方法では、配線構造を有する基板本体の表面に配列された銅製のパッドに、パッド表面に接触しパッド表面を被覆するハンダ層を形成すると共に、基板本体表面に形成された基板本体の基準位置を表す銅製の導体パターンに、導体パターンに接触し導体パターンを被覆するハンダ層を形成する。
【００１２】
この製造方法によれば、銅と比較して酸化しにくいハンダ（Ｐｂ−Ｓｎ共晶ハンダなど）を用いて、導体パターンを被覆するので、その導体パターン表面の酸化を防止することができ、導体パターンを光学読取装置に読み取らせることができる。
【００１３】
また、この配線基板の製造方法によれば、導体パターン表面にフラックスを塗布することによって、導体パターンに印刷したハンダペーストのハンダ濡れ性を調整しているので、導体パターン表面のハンダ層を、その導体パターン表面全体に均一に形成することができ、導体パターン上のハンダ層上面を平坦にすることができる。従って、導体パターンを光学読取装置などで読み取る場合に、その導体パターンを上手く読み取ることができる。つまり、上面が平坦状であるので、光学読取装置から照射した光が、乱反射しにくく、導体パターンの形状を正確に読み取ることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、フラックスでハンダ濡れ性を調節するので、パッド表面及び導体パターン表面に同一種類のハンダペーストを印刷しながら、パッド表面上と導体パターン上にそれぞれ異なった形状のハンダ層（ハンダパンプなど）を形成することができる。
【００１５】
即ち、この製造方法によれば、例えば、パッド表面には、ソルダーレジスト層表面より突出するフリップチップ実装用のハンダバンプを形成しつつ、導体パターン表面には、上面がソルダーレジスト層上面より低い位置となるようにハンダ層を形成することができる。このように、本発明によれば、パッドのハンダ層と同じ材料を用いて導体パターンの表面に平坦なハンダ層を形成することができるので、生産コストを抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の配線基板の製造方法によれば、同一種類のハンダペーストを用いることができるので、パッド表面及び導体パターン表面に同時にハンダペーストを印刷することができ、配線基板の製造工程数を抑えることができる。
尚、フラックス塗布工程は、印刷工程前に行われるものであってもよいし、印刷工程後に行われるものであってもよい。
【００１７】
この他、請求項２に記載の発明は、配線構造を有する基板本体の表面に配列された銅製のパッド、及び、基板本体表面に形成された基板本体の基準位置を表す銅製の導体パターンの表面に、ハンダ層を形成してなる配線基板の製造方法であって、基板本体に形成されたパッド及び導体パターン表面に、ハンダペーストを直接印刷する印刷工程と、印刷工程後、パッド及び導体パターン表面に印刷されたハンダペーストをリフローする第一リフロー工程と、第一リフロー工程後、導体パターン表面にフラックスを塗布するフラックス塗布工程と、フラックス塗布工程後、フラックスが塗布された導体パターン表面のハンダをリフローし、パッド及び導体パターン表面に、上記ハンダ層を形成する第二リフロー工程と、を備える配線基板の製造方法である。
【００１８】
請求項２に記載の配線基板の製造方法によれば、導体パターン表面にフラックスを塗布することによって、導体パターン上のハンダ濡れ性を調整することができるので、請求項１に記載の配線基板の製造方法と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
また、請求項１又は請求項２記載の配線基板の製造方法は、導体パターンが十字形状の配線基板を製造する際に、適用することができる（請求項３）。
【００２０】
その他、上述の印刷工程では、メタルマスクを、基板本体表面に載置し、ハンダペーストを、メタルマスク上から塗布して、メタルマスクに形成された貫通孔を介し、パッド及び導体パターン表面に、ハンダペーストを印刷するようにしてもよい（請求項４）。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例について、図面とともに説明する。
図１は、ＩＣチップ３及びハンダボール５が取り付けられた配線基板１の側面の構成を表す概略側面図である。また、図２は、基板本体１０の第一面の構成を表す説明図（同図（ａ））及び、その第一面とは反対側の第二面の構成を表す説明図（同図（ｂ））である。この他、図３は、配線基板１の断面の構成を概略的に表す概略断面図である。また、図４は、アライメントマーク１３の上面の構成を表す概略上面図（同図（ａ））、及び、アライメントマーク１３のＡ−Ａ’断面の構成を表す概略断面図（同図（ｂ））、及び、光学読取装置７にて読み取ったアライメントマーク１３の形状に関する説明図である。
【００２５】
本発明が適用された配線基板１は、２９ｍｍ四方の基板本体１０を備え、その基板本体１０の両面に銅メッキからなるパッド１１，１２を備えている。
詳述すると、基板本体１０は、エポキシ樹脂などの合成樹脂から構成される基体２１と、銅メッキ２２，２３，２６，３３による配線層と、樹脂絶縁層２９，３５と、を備えている。
【００２６】
この基板本体１０には、第一面の中央部（中央の概ね１０ｍｍ四方）に、最上層の配線層として、ＩＣチップ３の入出力端子の配列パターンに対応する配列で、複数の上記パッド１１（以下、「ＦＣパッド１１」とも表現する。）が形成されている。また、基板本体１０の第二面には、略全面（概ね２５ｍｍ四方）に分散して複数の上記パッド１２（以下、「ＢＧＡパッド１２」とも表現する。）が配列されている。この他、基板本体１０の第一面には、十字状の銅メッキパターンであるアライメントマーク１３が形成されている。尚、このアライメントマーク１３は、基板本体１０の基準位置を表す導体パターンであり、光学読取装置７にて、読み取るためのものである。
【００２７】
そして、基板本体１０の表面には、ＦＣパッド１１及びＢＧＡパッド１２を構成する銅メッキ２２，２３の一部を露出した状態で、ソルダーレジスト層１４が形成されている。
即ち、両面のパッド（ＦＣパッド１１及びＢＧＡパッド１２）は、基板本体１０最上部のソルダーレジスト層１４に周囲（周縁）を包囲されており、そのソルダーレジスト層１４が形成されていない基板本体１０の凹部１５，１６内に位置している。尚具体的に、本実施例の配線基板１では、ＦＣパッド１１の径が概ね１００μｍ程度の大きさになるように、凹部１５を形成している（ただし、搭載するＩＣチップ３により大きさは若干異なる。）。そして、ＢＧＡパッド１２の径が概ね５３０μｍになるように、凹部１６を形成している。この他、ソルダーレジスト層１４は、ＢＧＡパッド１２表面より概ね２１μｍの高さまで形成されている。
【００２８】
また、ソルダーレジスト層１４は、基板本体１０の第一面に形成されているアライメントマーク１３の端部（図４（ａ）に表すアライメントマーク１３の端部点線部分）をわずかに被覆し、そのアライメントマーク１３の中央部を露出した状態で、包囲するようにされている。つまり、アライメントマーク１３の略全面は、ソルダーレジスト層１４が形成されていない基板本体１０の凹部１７内に位置している。尚、本実施例では、ソルダーレジスト層１４に正方形状の開口部を形成することにより凹部１７を構成している。また本実施例においては、その開口部の一辺を、概ね５５０μｍとしている。この他、ソルダーレジスト層１４は、アライメントマーク１３の表面より概ね２１μｍの高さまで形成されている。
【００２９】
そして、この基板本体１０の第一面に配列されたＦＣパッド１１には、フリップチップ実装方式にてＩＣチップ３を接合するためのＰｂ−Ｓｎ共晶ハンダからなるハンダバンプ１８がソルダーレジスト層１４より突出するようにして形成されている（図３参照）。尚、このハンダバンプ１８は、後述する製造方法により、直接ＦＣパッド１１に接触して、そのＦＣパッド１１の表面を被覆するように形成されている。
【００３０】
また、第二面に配列されたＢＧＡパッド１２には、ハンダボール５（本実施例ではφ＝６００μｍ）を接合して取り付けるためのＰｂ−Ｓｎ共晶ハンダからなる第一ハンダ層１９が、そのＢＧＡパッド１２の表面を被覆するようにして形成されている。尚、この第一ハンダ層１９は、後述する製造方法により、上面（より詳しくは、頂点）がソルダーレジスト層１４の上面より低い位置となるようにされて、ＢＧＡパッド１２に接触するように形成されている。
【００３１】
この他、第一面に形成されたアライメントマーク１３には、アライメントマーク１３を構成する銅メッキ表面が酸化するのを防止するためのＰｂ−Ｓｎ共晶ハンダからなる第二ハンダ層２０が、そのアライメントマーク１３の露出部全面を被覆するように形成されている（図４（ｂ）参照）。
【００３２】
尚、この第二ハンダ層２０は、後述する製造方法により、上面（より詳しくは、頂点）がソルダーレジスト層１４の上面より低い位置となるようにされて、アライメントマーク１３に接触するように形成されている。具体的に説明すると、第二ハンダ層２０は、アライメントマーク１３表面から９μｍ〜１４μｍ程度の高さまで形成されている。
【００３３】
次に、上記構成の配線基板１の製造方法について、その第一実施例を説明する。尚、図５及び図６は、第一実施例の配線基板１の製造方法に関する説明図であり、図５（ａ）は基板本体１０の構成を表す概略断面図、図５（ｂ）は洗浄工程に関する説明図である。また、図６（ａ）は、第一ハンダ印刷工程に関する説明図であり、図６（ｂ）は、フラックス塗布工程に関する説明図であり、図６（ｃ）は、第二ハンダ印刷工程に関する説明図であり、図６（ｄ）は、リフロー工程に関する説明図である。また、図７は、ハンダバンプ１８の形成過程を表した説明図である。この他、図８は、第二ハンダ層２０の形成過程を表した説明図である。
【００３４】
第一実施例においては、基板本体１０の作製工程（図５（ａ））、洗浄工程（図５（ｂ））、第一ハンダ印刷工程（図６（ａ））、フラックス塗布工程（図６（ｂ））、第二ハンダ印刷工程（図６（ｃ））、リフロー工程（図６（ｄ））の各工程を経て配線基板１を製造しているため、以下では、この順に各工程について説明する。ただし、基板本体１０は、周知の方法で作製されているため、ここでは簡単に説明することにする。
【００３５】
基板本体１０の作製工程では、まず基体２１の両面に、銅箔２５（１０〜１５μｍ程度）を形成する。この後、ドリル等で基体２１にスルーホール（貫通孔）を形成し、銅箔２５が形成された基体２１の両面及びスルーホール内の側面に銅メッキ２６を施して、基体２１の両面の銅メッキ２６をスルーホールを介して接続する。更に、基体２１上の銅メッキ２６表面を粗化し、スルーホールを充填材２７（例えば、エポキシ樹脂）にて充填する。
【００３６】
そして、両面の銅メッキ２６上にエッチングレジスト層（図示せず）を形成し、配線パターンに対応するガラスマスクを用いて露光、現像処理を施すことにより、エッチングレジスト層を一部除去し、更に、このエッチングレジスト層上部からエッチング液を用いてエッチング処理を施すことにより、銅メッキ２６及びそれより下層の上記銅箔２５を一部除去して、銅メッキ２６による配線層（配線パターン）を形成する。
【００３７】
この後、残留するエッチングレジスト層を基体２１から除去して、銅メッキ２６を表面粗化し、この上に絶縁フィルムによる樹脂絶縁層２９を形成する。この樹脂絶縁層２９の形成後、露光、現像により一部の樹脂絶縁層２９を除去してビア３１（孔）を形成し、更に、樹脂絶縁層２９を熱硬化、表面粗化する。そして、樹脂絶縁層２９の表面に所定のパターンのめっきレジストを形成し、選択的に銅メッキ３３を施し、一層目の銅メッキ２６（配線層）に接続するようにして、二層目の配線層（配線パターン）を形成する。また更に、この二層目の配線層が形成された基体２１上に樹脂絶縁層３５を形成する。尚、このような方法（公知のフォトリソグラフィ技術、アディティブ法、サブトラクティブ法など）で銅メッキによる配線層（配線パターン）の形成及び樹脂絶縁層の形成を繰り返すことにより多層に配線層を形成する。また、最上層の配線層には、十字状の銅メッキを形成することにより、アライメントマーク１３を設ける。
【００３８】
このようにして最上層の配線層を形成した後には更に、最上層の配線層を構成する銅メッキ２２，２３の表面を粗化し、その配線層の上にソルダーレジスト層１４を形成する。このソルダーレジスト層１４の形成後には、露光、現像により、配列するパッド１１，１２及びアライメントマーク１３表面のソルダーレジスト層１４のみを選択的に除去して上記凹部１５，１６，１７を形成する。これにより、銅メッキ２２，２３の一部が露出されてソルダーレジスト層１４に周囲を包囲されるパッド１１，１２が完成する。また、アライメントマーク１３は外部に露出される。
【００３９】
このパッド１１，１２及びアライメントマーク１３の形成後には、ソルダーレジスト層１４に対して熱硬化、表面粗化などの処理を施す。以上の処理により、ＦＣパッド１１とＢＧＡパッド１２とを下層の配線層を介して電気的に接続する基板本体１０が完成する（図５（ａ））。また、このように基板本体１０が完成した後においては、洗浄工程に処理を移行する。
【００４０】
洗浄工程では、過硫酸ナトリウム溶液にパッド（ＦＣパッド１１及びＢＧＡパッド１２）及びアライメントマーク１３の表面を浸すことにより、パッド１１，１２及びアライメントマーク１３の表面をソフトエッチングし、パッド１１，１２表面及びアライメントマーク１３表面の酸化膜などの不純物を除去する。また、硫酸にパッド（ＦＣパッド１１及びＢＧＡパッド１２）表面及びアライメントマーク１３表面を浸すことにより、パッド１１，１２表面及びアライメントマーク１３表面を洗浄し、パッド１１，１２表面及びアライメントマーク１３表面の酸化膜やその他の不純物などをパッド１１，１２表面及びアライメントマーク１３表面から除去する。
【００４１】
尚、この工程は、主に、パッド１１，１２表面及びアライメントマーク１３表面を洗浄することにより酸化膜を除去して、ハンダ濡れ性を良くするための工程である。本実施例では、二種類の溶液（過硫酸ナトリウム溶液及び硫酸）を用いて酸化膜を除去し、不純物をパッド１１，１２表面及びアライメントマーク１３表面から除去するようにしているが、いずれか一方の溶液を用いるだけでも酸化膜、不純物の除去は十分可能であり、洗浄工程では、過硫酸ナトリウム溶液による洗浄、硫酸による洗浄、一方だけ行っても良い。
【００４２】
この洗浄工程後には、パッド（ＦＣパッド１１及びＢＧＡパッド１２）及びアライメントマーク１３表面にニッケルメッキ層などの金属層を形成することなく、図６（ａ）に示す第一ハンダ印刷工程に移行する。
第一ハンダ印刷工程では、ＦＣパッド１１及びアライメントマーク１３へ直接ハンダペースト４１をスクリーン印刷（則ち、ハンダ印刷）する。尚、このＦＣパッド１１及びアライメントマーク１３へのハンダ印刷では、ＦＣパッド１１に対応する配列パターンの貫通孔４３及び、アライメントマーク１３の交差部１３ａ（図４（ａ）に示す中央点線部分）に対応する位置に形成された貫通孔４４を有するメタルマスク４５（図７，図８参照）が用いられる。貫通孔４３，４４の開口径及びメタルマスク４５の厚みは、形成するハンダバンプ１８の形状及び第二ハンダ層２０の形状に合わせて設定されている。
【００４３】
第一ハンダ印刷工程では、基板本体１０の第二面を下側にして載置台４７に載置した後、図７（ａ）及び図８（ａ）に示すように、メタルマスク４５を基板本体１０上面（即ち第一面）に載置し、ハンダペースト４１を、そのメタルマスク４５の上面から塗布することにより、貫通孔４３，４４を介して基板本体１０の第一面に形成されたＦＣパッド１１表面及びアライメントマーク１３の交差部１３ａ表面にハンダペースト４１を直接印刷する。図７（ａ）は、ＦＣパッド１１表面におけるハンダペースト４１の印刷態様を表した説明図であり、図８（ａ）は、アライメントマーク１３表面におけるハンダペースト４１の印刷態様を表した説明図である。
【００４４】
尚、第一ハンダ印刷工程において塗布するハンダペースト４１には、ＦＣパッド１１に形成するハンダバンプ１８の形状に合わせてフラックスが混合されている。つまり本実施例においては、ソルダーレジスト層１４より突出する形状のハンダバンプ１８を形成するために、リフロー時に必要以上に濡れ広がらないようなハンダ濡れ性を有するハンダペースト４１を第一面のＦＣパッド１１及びアライメントマーク１３の交差部１３ａに塗布している。また、第一実施例では、上記メタルマスク４５を用いることにより、ＦＣパッド１１表面のハンダペースト４１の印刷量を、配線基板完成時のハンダバンプ１８がソルダーレジスト層１４より突出する量に調整している。また、アライメントマーク１３表面のハンダペースト４１の印刷量を、配線基板完成時の第二ハンダ層２０の上面がソルダーレジスト層１４の上面より低くなる量に調整している。
【００４５】
そして、このハンダペーストの印刷後には、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、メタルマスク４５を基板本体１０から取り除き、基板本体１０を図６（ａ）に示すような状態とする。
またこの後、アライメントマーク１３表面にフラックスを塗布する（図６（ｂ）に示すフラックス塗布工程）。つまり、ここでは、第一面のアライメントマーク１３部分にのみ図８（ｂ）に示すようにフラックスを塗布し、ＦＣパッド１１表面には、フラックスを塗布しない。尚、フラックス塗布は、メタルマスクによるスクリーン印刷法により行ってもよい。
【００４６】
第一ハンダ印刷工程後、このような処理を施すのは、光学読取装置７にてアライメントマーク１３の形状を光学的にうまく読み取るためである。
第一実施例では、上述のようにハンダバンプ１８の形状に合わせて、塗布するハンダペーストの種類を選択しているから、そのまま同種類のハンダペースト４１をアライメントマーク１３に印刷してリフローするだけでは、第二ハンダ層が図１０（ａ）に示すように盛り上がってしまい、この結果として光学読取装置７からの入射光が第二ハンダ層２０表面で散乱し、反射光にてアライメントマーク１３の形状を光学的にうまく読み取れなくなってしまう（図１０（ｂ））。
【００４７】
そこで、本実施例では、ＦＣパッド１１表面にフラックスを塗布しないことにより、ＦＣパッド１１に印刷したハンダペースト４１がリフロー時に必要以上に濡れ広がらないようにして、ソルダーレジスト層１４より突出する形状のハンダバンプ１８を形成できるようにし、一方で、アライメントマーク１３表面にフラックスを塗布することにより、交差部１３ａに印刷したハンダペースト４１がリフロー時にアライメントマーク１３表面全面に均一濡れ広がるようにし、第二ハンダ層２０の上面を平坦に形成できるようにしている。
【００４８】
このようにしてフラックス塗布工程が完了すると、基板本体１０を裏返し、第一面を下側にして載置台４７に載置した後に、ＢＧＡパッド１２に対応するパターンの貫通孔を有するメタルマスク４９を、基板本体１０の第二面に載置し、この後、メタルマスク４９の上面からハンダペースト４１を塗布することにより、貫通孔を介して基板本体１０の第二面に形成されたＢＧＡパッド１２表面にハンダペースト４１を直接印刷する（第二ハンダ印刷工程）。尚、図６（ｃ）は、ＢＧＡパッド１２表面にハンダペースト４１を印刷する際における基板本体１０の態様を表した説明図である。
【００４９】
上記ＦＣパッド１１へのハンダ印刷時と同様、第二ハンダ印刷工程においては、ＢＧＡパッド１２用に貫通孔の開口径、厚みなどを設定して上記メタルマスク４９を形成し、そのメタルマスク４９を用いることにより、ハンダペースト４１の印刷量を、配線基板完成時の第一ハンダ層１９の上面がソルダーレジスト層１４上面より低くなる量に調整している。
【００５０】
また、上記載置台４７は、基板本体１０の第一面のＦＣパッド１１が形成された中央部に接触しないようにして、ＦＣパッド１１が形成されていない基板本体１０の端部を支持する構成にされており、本実施例では、この載置台４７を用いて、ＦＣパッド１１及びアライメントマーク１３を有する第一面、ＢＧＡパッド１２を有する第二面の順にハンダ印刷を行うことにより、基板本体１０の第一面に印刷されたハンダペースト４１を崩さずに両面のハンダ印刷を行うようにしている。
【００５１】
この後、リフロー工程において、両面がハンダ印刷された基板本体１０をリフロー炉内に収容し（図６（ｄ））、そのリフロー炉内でハンダペースト４１を加熱してリフローすることにより、図７（ｃ）に示すようにＦＣパッド１１表面にフリップチップ実装用のハンダバンプ１８を形成し、図８（ｃ）に示すようにアライメントマーク１３表面に、上面が平坦な第二ハンダ層２０を形成し、ＢＧＡパッド１２にハンダボール取付用の第一ハンダ層１９を形成する。以上のような工程を経て配線基板１は完成する。
【００５２】
また、このように製造された配線基板１のＦＣパッド１１には、周知の技法にて、ＩＣチップ３が載置された状態で、ハンダバンプ１８が溶解され、これによりＩＣチップ３がＦＣパッド１１に接合される。この他、配線基板１のＢＧＡパッド１２には、ハンダボール５が載置された状態で、第一ハンダ層１９が溶解され、これによりハンダボール５がＢＧＡパッド１２に接合される。また同時に、ハンダボール５はプリント基板９（マザーボード等）の入出力端子と接合され、これにより配線基板１は、プリント基板９（マザーボード等）に接合される。
【００５３】
以上、配線基板１の構成、及びその製造方法について説明したが、この配線基板１の製造方法によれば、アライメントマーク１３表面に第二ハンダ層２０を形成しているので、従来ようにニッケルメッキ層を形成しなくても、アライメントマーク１３の表面を被覆して、そのアライメントマーク１３表面の酸化を防止することができる。
【００５４】
特に、第一実施例では、ＦＣパッド１１表面へのハンダ印刷と同時に、同じハンダペースト４１を用いてアライメントマーク１３表面にハンダ印刷を行い、第二ハンダ層２０を形成しているから、配線基板１の製造工程数が少なくてすみ、そのアライメントマーク１３表面の被覆が簡単に行える。
【００５５】
また、第一実施例では、ハンダペースト４１を印刷した後、アライメントマーク１３表面にフラックスを塗布することによって、アライメントマーク１３表面に印刷したハンダペーストのハンダ濡れ性を良くし、第二ハンダ層２０が、ソルダーレジスト層１４の上面より低く、しかも上面全体が平坦になるようにしているので、光学読取装置７でのアライメントマーク１３の読み取りが良好に行える。
【００５６】
つまり、上記製造方法で作製した配線基板１では、アライメントマーク１３表面の第二ハンダ層２０の上面が、図４（ｂ）に示すように平坦状になるから、光学読取装置７は、図１に示すように光をアライメントマーク１３に当てて、そのアライメントマーク１３を読み取った場合、図４（ｃ）にしめすように、そのアライメントマーク１３の形状を、実際の形状（点線）と略同様の実線形状のように認識することができる。したがって、第一実施例の製造方法で作製した配線基板１においては、光学読取装置７がアライメントマーク１３を正確に読み取れないためＩＣチップを実装できないなどといった事態が発生するのを防止することができる。
【００５７】
また、本実施例の配線基板１では、第二ハンダ層２０がソルダーレジスト層１４の上面より低くなるように形成されているので、ＩＣチップ３等のアセンブリの際に、第二ハンダ層２０が邪魔にならなくて済む。
尚、本実施例では、アライメントマーク１３が十字形状の配線基板１及びその製造方法について説明したが、本発明は、その他の形状（三角形状など）のアライメントマークを有する配線基板にも適用することが可能である。
【００５８】
また、配線基板１を製造する際には、必ずしも上記手順でフラックスを塗布しなくてもよく、第一ハンダ印刷工程とフラックス塗布工程との順序を入れ替えてもよい。つまり、フラックス塗布工程として、ハンダ印刷前のアライメントマーク１３表面にフラックスの塗布を行い、この後に、第一ハンダ印刷工程として、ＦＣパッド１１及びアライメントマーク１３に上記方法でハンダペースト４１を印刷してもよい。
【００５９】
このようにフラックス塗布をハンダ印刷前に行っても、フラックス塗布後にハンダ印刷を行う上記第一実施例と同様に、配線基板１を製造することができて、第一実施例の製造方法と同様の効果を得ることができる。
その他、図９に示すような手順で第二ハンダ層２０を形成してもよい。図９は、第二実施例の配線基板１の製造方法に関して、特にアライメントマーク１３上の第二ハンダ層２０の形成過程を表す説明図である。以下では、第二実施例の配線基板１の製造方法について、第一実施例の配線基板１の製造方法と異なる部分を主に説明することにし、同一部分に関しては省略することにする。
【００６０】
第二実施例では、まず、上述の第一実施例と同様、基板作製工程にて図５（ａ）に示すような基板本体１０を作製し、この後に、洗浄工程として、図５（ｂ）に示すように、パッド１１，１２及びアライメントマーク１３表面を洗浄する。この洗浄工程を終えると続く第一ハンダ印刷工程にて、図６（ａ）に示すようにＦＣパッド１１表面にハンダペースト４１を直接印刷し、同時に、アライメントマーク１３表面にも、フラックス塗布を行うことなくハンダペースト４１を直接印刷する（図９（ａ））。そして、メタルマスク４５を取り除く（図９（ｂ））。尚、図９（ａ）は、第一ハンダ印刷工程におけるハンダペースト４１の塗布態様を表す説明図であり、図９（ｂ）は、第一ハンダ印刷工程完了後のアライメントマーク１３表面の構成を表す説明図である。この第一ハンダ印刷工程において、ＦＣパッド１１及びアライメントマーク１３表面には同一種類のハンダペースト４１が印刷される。
【００６１】
第一ハンダ印刷工程を終えると、フラックス塗布工程をスキップして、第二ハンダ印刷工程に処理を移行し、その第二ハンダ印刷工程にて、ＢＧＡパッド１２にハンダペースト４１を直接印刷する（図６（ｃ））。また、この第二ハンダ印刷工程後、リフロー工程にて、ＦＣパッド１１表面及びＢＧＡパッド１２表面及びアライメントマーク１３表面のハンダペースト４１をリフローする（図６（ｄ））。
【００６２】
この状態において、ＦＣパッド１１表面にはハンダバンプ１８が完成し、ＢＧＡパッド１２表面には第一ハンダ層１９が完成する。一方、アライメントマーク１３表面には、フラックスを塗布せずにリフローしたので、全体的に盛り上がった形状の未完成の第二ハンダ層２０’が形成される（図９（ｃ））。尚、図９（ｃ）は、リフロー工程後のアライメントマーク１３表面の構成を表す説明図である。
【００６３】
勿論、この状態では光学読取装置７でのアライメントマーク１３の読取が好ましくないので、第二実施例では、リフロー工程後、図９（ｄ）に示すように、アライメントマーク１３表面にフラックスを塗布する（フラックス塗布工程）。尚、図９（ｄ）は、リフロー工程後のアライメントマーク１３表面へのフラックス塗布の態様を表す説明図である。
【００６４】
そして、このフラックス塗布後に、再度、基板本体１０をリフロー炉内に収容して、ハンダバンプ１８、第一ハンダ層１９と共に、フラックスが塗布された未完成の第二ハンダ層２０’をリフローする（再リフロー工程）。このようにフラックス塗布後、アライメントマーク１３上の第二ハンダ層２０’を再度リフローすると、未完成の第二ハンダ層２０’は、図９（ｅ）に示すように、アライメントマーク１３全面に濡れ広がり、上面が平坦状の第二ハンダ層２０が完成する。そして、配線基板１は完成する。
【００６５】
以上、第二実施例について説明したが、この製造方法では、基板作製工程、洗浄工程、第一ハンダ印刷工程、第二ハンダ印刷工程、リフロー工程、フラックス塗布工程、再リフロー工程の順に各工程を行うことにより、配線基板１を製造しているため、第一実施例の製造方法と比較すると、二度のリフロー工程をおこわなければならないという欠点がある。しかしながら、フラックス塗布をリフロー工程の後に行えばよいので、製造ラインを、既存の製造ラインから変更して組み立てるのが容易で、便利である。
【００６６】
尚、本発明の導体パターンは、上記実施例のアライメントマーク１３に相当し、本発明の第二リフロー工程は、上記実施例の再リフロー工程に相当する。
【００６７】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の配線基板の製造方法は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施例では、ＦＣパッド１１が形成された基板本体１０の第一面のアライメントマーク１３に第二ハンダ層２０を形成した配線基板１の例について説明したが、勿論、ＢＧＡパッド１２側にアライメントマークが形成されている場合には、そのアライメントマークにも、上記実施例と同様の手順で、第二ハンダ層を形成するのが良い。
【００６８】
この他、ハンダバンプ１８及び第一ハンダ層１９及び第二ハンダ層２０には、Ｓｎ−ＡｇやＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ等の共晶ハンダを用いても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施例の配線基板１の側面の構成を表す概略側面図である。
【図２】 基板本体１０の第一面及び第二面の構成に関する説明図である。
【図３】 配線基板１の断面の構成を概略的に表す概略断面図である。
【図４】 アライメントマーク１３の構成に関する説明図である。
【図５】 第一実施例の配線基板１の製造方法に関する説明図である。
【図６】 第一実施例の配線基板１の製造方法に関する説明図である。
【図７】 ハンダバンプ１８の形成過程を表す説明図である。
【図８】 第二ハンダ層２０の形成過程を表す説明図である。
【図９】 第二実施例の配線基板１の製造方法に関する説明図である。
【図１０】 第二ハンダ層を盛り上げて形成した際における第二ハンダ層１２０の構成を表す概略断面図（同図（ａ））と、そのアライメントマークの読取結果に関する説明図（同図（ｂ））である。
【符号の説明】
１…配線基板、３…ＩＣチップ、５…ハンダボール、７…光学読取装置、９…プリント基板、１０…基板本体、１１…ＦＣパッド、１２…ＢＧＡパッド、１３…アライメントマーク、１３ａ…交差部、１４…ソルダーレジスト層、１５，１６，１７…凹部、１８…ハンダバンプ、１９…第一ハンダ層、２０…第二ハンダ層、２１…基体、２２，２３，２６，３３…銅メッキ、２５…銅箔、２７…充填材、２９，３５…樹脂絶縁層、３１…ビア、４１…ハンダペースト、４３，４４…貫通孔、４５，４９…メタルマスク、４７…載置台
【発明の属する技術分野】
本発明は、パッドと、基板本体の基準位置を表す導体パターンと、を基板本体の表面に備える配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、配線基板としては、銅メッキにて構成された配線パターンを有する合成樹脂製又はセラミック製の基板本体表面に、複数の入出力端子を主表面に備えるＩＣチップ（半導体集積回路チップ）を搭載するためのパッドを備えたＩＣチップ搭載用の配線基板が知られている。また、この種の配線基板としては、ＩＣチップをフリップチップ実装方式にて接合するためのハンダバンプを、パッド表面に備えたものが知られている。
【０００３】
フリップチップ実装方式は、配線基板表面に配列されたパッドに、ＩＣチップをフェイスダウンでハンダ付けにより接続するものであり、マイクロコンピュータなどの高密度ＩＣチップを搭載するための配線基板に応用されている。
このフリップチップ実装用のハンダバンプを備える配線基板は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）、ピングリッドアレイ（ＰＧＡ）などといったタイプのパッケージ製造に用いられ、そのハンダバンプが形成されたパッドを有する基板本体の第一面には、ＩＣチップを機械操作で基板本体に実装する際に必要な基板本体の基準位置を表す導体パターン（以下、「アライメントマーク」と表現する。）が形成されている。また、第一面とは異なる基板本体の第二面には、例えば、球状のハンダ（所謂ハンダボール）を取り付けてＢＧＡパッケージを作製するためのハンダ層が、その第二面のパッド表面に形成されている。
【０００４】
ところで、このような配線基板を製造する際には、フリップチップ実装用の上記ハンダバンプ又はハンダボール取付用の上記ハンダ層をパッド表面に形成する前に、無電解ニッケルメッキによって、パッド表面にニッケルメッキ層を形成するのが一般的である。このニッケルメッキ層は、ハンダが濡れないパッドにハンダ付けを行えるようにする目的で形成するものであり、パッドと、上記ハンダバンプ又は上記ハンダ層を接続するためのものである。また、このニッケルメッキ層には、ニッケルメッキ層の酸化を防ぎ、安定したはんだ付け性を得るために、金メッキを施すことが多い。
【０００５】
この他、パッドにニッケルメッキ層を形成する場合には、アライメントマーク表面にも同時にニッケルメッキ層を形成して、そのアライメントマークを構成する銅メッキ表面が酸化するのを防止するのが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ニッケルメッキ層をパッド表面に形成すると、フリップチップ実装時やハンダボール取付時において、ニッケルがハンダ内部に拡散して、ニッケルメッキ層とハンダ（上記ハンダバンプや上記ハンダ層）との境界に、ニッケルとスズによる脆い金属間化合物が形成され、これが原因でＩＣチップ又はハンダボールとパッドとの間の接合強度が十分に確保できないといった問題があった。
【０００７】
そこで、本発明者らは、パッド表面にニッケルメッキ層を形成せずに、ＩＣチップ又はハンダボールとパッドとの間の接合を良好に保つ方法を考え出した。このような方法を採用する際には、パッド表面にニッケルメッキ層を形成する工程を省くと同時に、アライメントマークへのニッケルメッキ層の形成工程も省くのが生産効率の上からも良い。
【０００８】
しかしながら、ニッケルメッキ層の形成工程を省くと、アライメントマークには表面を覆うニッケルメッキ層がなくなってしまい、そのままではアライメントマーク表面が酸化してしまうといった問題が新たに生じた。
ＩＣチップを機械操作で基板本体に実装する際にアライメントマークを読み取る光学読取装置は、基板本体に光を発して、その光の反射光にてアライメントマークを読み取るものであるから、アライメントマークの表面が酸化してしまい、その表面に光沢がなくなってしまうと、光学読取装置にてアライメントマークをうまく読み取れなくなってしまう。
【０００９】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、基板本体の基準位置を表す導体パターンを光学読取装置にて読み取ることが可能な配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた本発明の製造方法は、配線構造を有する基板本体の表面に配列された銅製のパッド、及び、基板本体表面に形成された基板本体の基準位置を表す銅製の導体パターンの表面に、ハンダ層を形成してなる配線基板の製造方法であって、基板本体に形成されたパッド及び導体パターン表面に、ハンダペーストを直接印刷する印刷工程と、基板本体に形成されたパッド及び導体パターン表面の内、パッドに対してフラックスを塗布することなく、導体パターン表面に対して選択的に、フラックスを塗布するフラックス塗布工程と、印刷工程及びフラックス塗布工程後に、ハンダペーストをリフローし、パッド及び導体パターン表面に、ハンダ層を形成するリフロー工程と、を備えるものである。
【００１１】
上述の工程により、本発明の配線基板の製造方法では、配線構造を有する基板本体の表面に配列された銅製のパッドに、パッド表面に接触しパッド表面を被覆するハンダ層を形成すると共に、基板本体表面に形成された基板本体の基準位置を表す銅製の導体パターンに、導体パターンに接触し導体パターンを被覆するハンダ層を形成する。
【００１２】
この製造方法によれば、銅と比較して酸化しにくいハンダ（Ｐｂ−Ｓｎ共晶ハンダなど）を用いて、導体パターンを被覆するので、その導体パターン表面の酸化を防止することができ、導体パターンを光学読取装置に読み取らせることができる。
【００１３】
また、この配線基板の製造方法によれば、導体パターン表面にフラックスを塗布することによって、導体パターンに印刷したハンダペーストのハンダ濡れ性を調整しているので、導体パターン表面のハンダ層を、その導体パターン表面全体に均一に形成することができ、導体パターン上のハンダ層上面を平坦にすることができる。従って、導体パターンを光学読取装置などで読み取る場合に、その導体パターンを上手く読み取ることができる。つまり、上面が平坦状であるので、光学読取装置から照射した光が、乱反射しにくく、導体パターンの形状を正確に読み取ることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、フラックスでハンダ濡れ性を調節するので、パッド表面及び導体パターン表面に同一種類のハンダペーストを印刷しながら、パッド表面上と導体パターン上にそれぞれ異なった形状のハンダ層（ハンダパンプなど）を形成することができる。
【００１５】
即ち、この製造方法によれば、例えば、パッド表面には、ソルダーレジスト層表面より突出するフリップチップ実装用のハンダバンプを形成しつつ、導体パターン表面には、上面がソルダーレジスト層上面より低い位置となるようにハンダ層を形成することができる。このように、本発明によれば、パッドのハンダ層と同じ材料を用いて導体パターンの表面に平坦なハンダ層を形成することができるので、生産コストを抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の配線基板の製造方法によれば、同一種類のハンダペーストを用いることができるので、パッド表面及び導体パターン表面に同時にハンダペーストを印刷することができ、配線基板の製造工程数を抑えることができる。
尚、フラックス塗布工程は、印刷工程前に行われるものであってもよいし、印刷工程後に行われるものであってもよい。
【００１７】
この他、請求項２に記載の発明は、配線構造を有する基板本体の表面に配列された銅製のパッド、及び、基板本体表面に形成された基板本体の基準位置を表す銅製の導体パターンの表面に、ハンダ層を形成してなる配線基板の製造方法であって、基板本体に形成されたパッド及び導体パターン表面に、ハンダペーストを直接印刷する印刷工程と、印刷工程後、パッド及び導体パターン表面に印刷されたハンダペーストをリフローする第一リフロー工程と、第一リフロー工程後、導体パターン表面にフラックスを塗布するフラックス塗布工程と、フラックス塗布工程後、フラックスが塗布された導体パターン表面のハンダをリフローし、パッド及び導体パターン表面に、上記ハンダ層を形成する第二リフロー工程と、を備える配線基板の製造方法である。
【００１８】
請求項２に記載の配線基板の製造方法によれば、導体パターン表面にフラックスを塗布することによって、導体パターン上のハンダ濡れ性を調整することができるので、請求項１に記載の配線基板の製造方法と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
また、請求項１又は請求項２記載の配線基板の製造方法は、導体パターンが十字形状の配線基板を製造する際に、適用することができる（請求項３）。
【００２０】
その他、上述の印刷工程では、メタルマスクを、基板本体表面に載置し、ハンダペーストを、メタルマスク上から塗布して、メタルマスクに形成された貫通孔を介し、パッド及び導体パターン表面に、ハンダペーストを印刷するようにしてもよい（請求項４）。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例について、図面とともに説明する。
図１は、ＩＣチップ３及びハンダボール５が取り付けられた配線基板１の側面の構成を表す概略側面図である。また、図２は、基板本体１０の第一面の構成を表す説明図（同図（ａ））及び、その第一面とは反対側の第二面の構成を表す説明図（同図（ｂ））である。この他、図３は、配線基板１の断面の構成を概略的に表す概略断面図である。また、図４は、アライメントマーク１３の上面の構成を表す概略上面図（同図（ａ））、及び、アライメントマーク１３のＡ−Ａ’断面の構成を表す概略断面図（同図（ｂ））、及び、光学読取装置７にて読み取ったアライメントマーク１３の形状に関する説明図である。
【００２５】
本発明が適用された配線基板１は、２９ｍｍ四方の基板本体１０を備え、その基板本体１０の両面に銅メッキからなるパッド１１，１２を備えている。
詳述すると、基板本体１０は、エポキシ樹脂などの合成樹脂から構成される基体２１と、銅メッキ２２，２３，２６，３３による配線層と、樹脂絶縁層２９，３５と、を備えている。
【００２６】
この基板本体１０には、第一面の中央部（中央の概ね１０ｍｍ四方）に、最上層の配線層として、ＩＣチップ３の入出力端子の配列パターンに対応する配列で、複数の上記パッド１１（以下、「ＦＣパッド１１」とも表現する。）が形成されている。また、基板本体１０の第二面には、略全面（概ね２５ｍｍ四方）に分散して複数の上記パッド１２（以下、「ＢＧＡパッド１２」とも表現する。）が配列されている。この他、基板本体１０の第一面には、十字状の銅メッキパターンであるアライメントマーク１３が形成されている。尚、このアライメントマーク１３は、基板本体１０の基準位置を表す導体パターンであり、光学読取装置７にて、読み取るためのものである。
【００２７】
そして、基板本体１０の表面には、ＦＣパッド１１及びＢＧＡパッド１２を構成する銅メッキ２２，２３の一部を露出した状態で、ソルダーレジスト層１４が形成されている。
即ち、両面のパッド（ＦＣパッド１１及びＢＧＡパッド１２）は、基板本体１０最上部のソルダーレジスト層１４に周囲（周縁）を包囲されており、そのソルダーレジスト層１４が形成されていない基板本体１０の凹部１５，１６内に位置している。尚具体的に、本実施例の配線基板１では、ＦＣパッド１１の径が概ね１００μｍ程度の大きさになるように、凹部１５を形成している（ただし、搭載するＩＣチップ３により大きさは若干異なる。）。そして、ＢＧＡパッド１２の径が概ね５３０μｍになるように、凹部１６を形成している。この他、ソルダーレジスト層１４は、ＢＧＡパッド１２表面より概ね２１μｍの高さまで形成されている。
【００２８】
また、ソルダーレジスト層１４は、基板本体１０の第一面に形成されているアライメントマーク１３の端部（図４（ａ）に表すアライメントマーク１３の端部点線部分）をわずかに被覆し、そのアライメントマーク１３の中央部を露出した状態で、包囲するようにされている。つまり、アライメントマーク１３の略全面は、ソルダーレジスト層１４が形成されていない基板本体１０の凹部１７内に位置している。尚、本実施例では、ソルダーレジスト層１４に正方形状の開口部を形成することにより凹部１７を構成している。また本実施例においては、その開口部の一辺を、概ね５５０μｍとしている。この他、ソルダーレジスト層１４は、アライメントマーク１３の表面より概ね２１μｍの高さまで形成されている。
【００２９】
そして、この基板本体１０の第一面に配列されたＦＣパッド１１には、フリップチップ実装方式にてＩＣチップ３を接合するためのＰｂ−Ｓｎ共晶ハンダからなるハンダバンプ１８がソルダーレジスト層１４より突出するようにして形成されている（図３参照）。尚、このハンダバンプ１８は、後述する製造方法により、直接ＦＣパッド１１に接触して、そのＦＣパッド１１の表面を被覆するように形成されている。
【００３０】
また、第二面に配列されたＢＧＡパッド１２には、ハンダボール５（本実施例ではφ＝６００μｍ）を接合して取り付けるためのＰｂ−Ｓｎ共晶ハンダからなる第一ハンダ層１９が、そのＢＧＡパッド１２の表面を被覆するようにして形成されている。尚、この第一ハンダ層１９は、後述する製造方法により、上面（より詳しくは、頂点）がソルダーレジスト層１４の上面より低い位置となるようにされて、ＢＧＡパッド１２に接触するように形成されている。
【００３１】
この他、第一面に形成されたアライメントマーク１３には、アライメントマーク１３を構成する銅メッキ表面が酸化するのを防止するためのＰｂ−Ｓｎ共晶ハンダからなる第二ハンダ層２０が、そのアライメントマーク１３の露出部全面を被覆するように形成されている（図４（ｂ）参照）。
【００３２】
尚、この第二ハンダ層２０は、後述する製造方法により、上面（より詳しくは、頂点）がソルダーレジスト層１４の上面より低い位置となるようにされて、アライメントマーク１３に接触するように形成されている。具体的に説明すると、第二ハンダ層２０は、アライメントマーク１３表面から９μｍ〜１４μｍ程度の高さまで形成されている。
【００３３】
次に、上記構成の配線基板１の製造方法について、その第一実施例を説明する。尚、図５及び図６は、第一実施例の配線基板１の製造方法に関する説明図であり、図５（ａ）は基板本体１０の構成を表す概略断面図、図５（ｂ）は洗浄工程に関する説明図である。また、図６（ａ）は、第一ハンダ印刷工程に関する説明図であり、図６（ｂ）は、フラックス塗布工程に関する説明図であり、図６（ｃ）は、第二ハンダ印刷工程に関する説明図であり、図６（ｄ）は、リフロー工程に関する説明図である。また、図７は、ハンダバンプ１８の形成過程を表した説明図である。この他、図８は、第二ハンダ層２０の形成過程を表した説明図である。
【００３４】
第一実施例においては、基板本体１０の作製工程（図５（ａ））、洗浄工程（図５（ｂ））、第一ハンダ印刷工程（図６（ａ））、フラックス塗布工程（図６（ｂ））、第二ハンダ印刷工程（図６（ｃ））、リフロー工程（図６（ｄ））の各工程を経て配線基板１を製造しているため、以下では、この順に各工程について説明する。ただし、基板本体１０は、周知の方法で作製されているため、ここでは簡単に説明することにする。
【００３５】
基板本体１０の作製工程では、まず基体２１の両面に、銅箔２５（１０〜１５μｍ程度）を形成する。この後、ドリル等で基体２１にスルーホール（貫通孔）を形成し、銅箔２５が形成された基体２１の両面及びスルーホール内の側面に銅メッキ２６を施して、基体２１の両面の銅メッキ２６をスルーホールを介して接続する。更に、基体２１上の銅メッキ２６表面を粗化し、スルーホールを充填材２７（例えば、エポキシ樹脂）にて充填する。
【００３６】
そして、両面の銅メッキ２６上にエッチングレジスト層（図示せず）を形成し、配線パターンに対応するガラスマスクを用いて露光、現像処理を施すことにより、エッチングレジスト層を一部除去し、更に、このエッチングレジスト層上部からエッチング液を用いてエッチング処理を施すことにより、銅メッキ２６及びそれより下層の上記銅箔２５を一部除去して、銅メッキ２６による配線層（配線パターン）を形成する。
【００３７】
この後、残留するエッチングレジスト層を基体２１から除去して、銅メッキ２６を表面粗化し、この上に絶縁フィルムによる樹脂絶縁層２９を形成する。この樹脂絶縁層２９の形成後、露光、現像により一部の樹脂絶縁層２９を除去してビア３１（孔）を形成し、更に、樹脂絶縁層２９を熱硬化、表面粗化する。そして、樹脂絶縁層２９の表面に所定のパターンのめっきレジストを形成し、選択的に銅メッキ３３を施し、一層目の銅メッキ２６（配線層）に接続するようにして、二層目の配線層（配線パターン）を形成する。また更に、この二層目の配線層が形成された基体２１上に樹脂絶縁層３５を形成する。尚、このような方法（公知のフォトリソグラフィ技術、アディティブ法、サブトラクティブ法など）で銅メッキによる配線層（配線パターン）の形成及び樹脂絶縁層の形成を繰り返すことにより多層に配線層を形成する。また、最上層の配線層には、十字状の銅メッキを形成することにより、アライメントマーク１３を設ける。
【００３８】
このようにして最上層の配線層を形成した後には更に、最上層の配線層を構成する銅メッキ２２，２３の表面を粗化し、その配線層の上にソルダーレジスト層１４を形成する。このソルダーレジスト層１４の形成後には、露光、現像により、配列するパッド１１，１２及びアライメントマーク１３表面のソルダーレジスト層１４のみを選択的に除去して上記凹部１５，１６，１７を形成する。これにより、銅メッキ２２，２３の一部が露出されてソルダーレジスト層１４に周囲を包囲されるパッド１１，１２が完成する。また、アライメントマーク１３は外部に露出される。
【００３９】
このパッド１１，１２及びアライメントマーク１３の形成後には、ソルダーレジスト層１４に対して熱硬化、表面粗化などの処理を施す。以上の処理により、ＦＣパッド１１とＢＧＡパッド１２とを下層の配線層を介して電気的に接続する基板本体１０が完成する（図５（ａ））。また、このように基板本体１０が完成した後においては、洗浄工程に処理を移行する。
【００４０】
洗浄工程では、過硫酸ナトリウム溶液にパッド（ＦＣパッド１１及びＢＧＡパッド１２）及びアライメントマーク１３の表面を浸すことにより、パッド１１，１２及びアライメントマーク１３の表面をソフトエッチングし、パッド１１，１２表面及びアライメントマーク１３表面の酸化膜などの不純物を除去する。また、硫酸にパッド（ＦＣパッド１１及びＢＧＡパッド１２）表面及びアライメントマーク１３表面を浸すことにより、パッド１１，１２表面及びアライメントマーク１３表面を洗浄し、パッド１１，１２表面及びアライメントマーク１３表面の酸化膜やその他の不純物などをパッド１１，１２表面及びアライメントマーク１３表面から除去する。
【００４１】
尚、この工程は、主に、パッド１１，１２表面及びアライメントマーク１３表面を洗浄することにより酸化膜を除去して、ハンダ濡れ性を良くするための工程である。本実施例では、二種類の溶液（過硫酸ナトリウム溶液及び硫酸）を用いて酸化膜を除去し、不純物をパッド１１，１２表面及びアライメントマーク１３表面から除去するようにしているが、いずれか一方の溶液を用いるだけでも酸化膜、不純物の除去は十分可能であり、洗浄工程では、過硫酸ナトリウム溶液による洗浄、硫酸による洗浄、一方だけ行っても良い。
【００４２】
この洗浄工程後には、パッド（ＦＣパッド１１及びＢＧＡパッド１２）及びアライメントマーク１３表面にニッケルメッキ層などの金属層を形成することなく、図６（ａ）に示す第一ハンダ印刷工程に移行する。
第一ハンダ印刷工程では、ＦＣパッド１１及びアライメントマーク１３へ直接ハンダペースト４１をスクリーン印刷（則ち、ハンダ印刷）する。尚、このＦＣパッド１１及びアライメントマーク１３へのハンダ印刷では、ＦＣパッド１１に対応する配列パターンの貫通孔４３及び、アライメントマーク１３の交差部１３ａ（図４（ａ）に示す中央点線部分）に対応する位置に形成された貫通孔４４を有するメタルマスク４５（図７，図８参照）が用いられる。貫通孔４３，４４の開口径及びメタルマスク４５の厚みは、形成するハンダバンプ１８の形状及び第二ハンダ層２０の形状に合わせて設定されている。
【００４３】
第一ハンダ印刷工程では、基板本体１０の第二面を下側にして載置台４７に載置した後、図７（ａ）及び図８（ａ）に示すように、メタルマスク４５を基板本体１０上面（即ち第一面）に載置し、ハンダペースト４１を、そのメタルマスク４５の上面から塗布することにより、貫通孔４３，４４を介して基板本体１０の第一面に形成されたＦＣパッド１１表面及びアライメントマーク１３の交差部１３ａ表面にハンダペースト４１を直接印刷する。図７（ａ）は、ＦＣパッド１１表面におけるハンダペースト４１の印刷態様を表した説明図であり、図８（ａ）は、アライメントマーク１３表面におけるハンダペースト４１の印刷態様を表した説明図である。
【００４４】
尚、第一ハンダ印刷工程において塗布するハンダペースト４１には、ＦＣパッド１１に形成するハンダバンプ１８の形状に合わせてフラックスが混合されている。つまり本実施例においては、ソルダーレジスト層１４より突出する形状のハンダバンプ１８を形成するために、リフロー時に必要以上に濡れ広がらないようなハンダ濡れ性を有するハンダペースト４１を第一面のＦＣパッド１１及びアライメントマーク１３の交差部１３ａに塗布している。また、第一実施例では、上記メタルマスク４５を用いることにより、ＦＣパッド１１表面のハンダペースト４１の印刷量を、配線基板完成時のハンダバンプ１８がソルダーレジスト層１４より突出する量に調整している。また、アライメントマーク１３表面のハンダペースト４１の印刷量を、配線基板完成時の第二ハンダ層２０の上面がソルダーレジスト層１４の上面より低くなる量に調整している。
【００４５】
そして、このハンダペーストの印刷後には、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、メタルマスク４５を基板本体１０から取り除き、基板本体１０を図６（ａ）に示すような状態とする。
またこの後、アライメントマーク１３表面にフラックスを塗布する（図６（ｂ）に示すフラックス塗布工程）。つまり、ここでは、第一面のアライメントマーク１３部分にのみ図８（ｂ）に示すようにフラックスを塗布し、ＦＣパッド１１表面には、フラックスを塗布しない。尚、フラックス塗布は、メタルマスクによるスクリーン印刷法により行ってもよい。
【００４６】
第一ハンダ印刷工程後、このような処理を施すのは、光学読取装置７にてアライメントマーク１３の形状を光学的にうまく読み取るためである。
第一実施例では、上述のようにハンダバンプ１８の形状に合わせて、塗布するハンダペーストの種類を選択しているから、そのまま同種類のハンダペースト４１をアライメントマーク１３に印刷してリフローするだけでは、第二ハンダ層が図１０（ａ）に示すように盛り上がってしまい、この結果として光学読取装置７からの入射光が第二ハンダ層２０表面で散乱し、反射光にてアライメントマーク１３の形状を光学的にうまく読み取れなくなってしまう（図１０（ｂ））。
【００４７】
そこで、本実施例では、ＦＣパッド１１表面にフラックスを塗布しないことにより、ＦＣパッド１１に印刷したハンダペースト４１がリフロー時に必要以上に濡れ広がらないようにして、ソルダーレジスト層１４より突出する形状のハンダバンプ１８を形成できるようにし、一方で、アライメントマーク１３表面にフラックスを塗布することにより、交差部１３ａに印刷したハンダペースト４１がリフロー時にアライメントマーク１３表面全面に均一濡れ広がるようにし、第二ハンダ層２０の上面を平坦に形成できるようにしている。
【００４８】
このようにしてフラックス塗布工程が完了すると、基板本体１０を裏返し、第一面を下側にして載置台４７に載置した後に、ＢＧＡパッド１２に対応するパターンの貫通孔を有するメタルマスク４９を、基板本体１０の第二面に載置し、この後、メタルマスク４９の上面からハンダペースト４１を塗布することにより、貫通孔を介して基板本体１０の第二面に形成されたＢＧＡパッド１２表面にハンダペースト４１を直接印刷する（第二ハンダ印刷工程）。尚、図６（ｃ）は、ＢＧＡパッド１２表面にハンダペースト４１を印刷する際における基板本体１０の態様を表した説明図である。
【００４９】
上記ＦＣパッド１１へのハンダ印刷時と同様、第二ハンダ印刷工程においては、ＢＧＡパッド１２用に貫通孔の開口径、厚みなどを設定して上記メタルマスク４９を形成し、そのメタルマスク４９を用いることにより、ハンダペースト４１の印刷量を、配線基板完成時の第一ハンダ層１９の上面がソルダーレジスト層１４上面より低くなる量に調整している。
【００５０】
また、上記載置台４７は、基板本体１０の第一面のＦＣパッド１１が形成された中央部に接触しないようにして、ＦＣパッド１１が形成されていない基板本体１０の端部を支持する構成にされており、本実施例では、この載置台４７を用いて、ＦＣパッド１１及びアライメントマーク１３を有する第一面、ＢＧＡパッド１２を有する第二面の順にハンダ印刷を行うことにより、基板本体１０の第一面に印刷されたハンダペースト４１を崩さずに両面のハンダ印刷を行うようにしている。
【００５１】
この後、リフロー工程において、両面がハンダ印刷された基板本体１０をリフロー炉内に収容し（図６（ｄ））、そのリフロー炉内でハンダペースト４１を加熱してリフローすることにより、図７（ｃ）に示すようにＦＣパッド１１表面にフリップチップ実装用のハンダバンプ１８を形成し、図８（ｃ）に示すようにアライメントマーク１３表面に、上面が平坦な第二ハンダ層２０を形成し、ＢＧＡパッド１２にハンダボール取付用の第一ハンダ層１９を形成する。以上のような工程を経て配線基板１は完成する。
【００５２】
また、このように製造された配線基板１のＦＣパッド１１には、周知の技法にて、ＩＣチップ３が載置された状態で、ハンダバンプ１８が溶解され、これによりＩＣチップ３がＦＣパッド１１に接合される。この他、配線基板１のＢＧＡパッド１２には、ハンダボール５が載置された状態で、第一ハンダ層１９が溶解され、これによりハンダボール５がＢＧＡパッド１２に接合される。また同時に、ハンダボール５はプリント基板９（マザーボード等）の入出力端子と接合され、これにより配線基板１は、プリント基板９（マザーボード等）に接合される。
【００５３】
以上、配線基板１の構成、及びその製造方法について説明したが、この配線基板１の製造方法によれば、アライメントマーク１３表面に第二ハンダ層２０を形成しているので、従来ようにニッケルメッキ層を形成しなくても、アライメントマーク１３の表面を被覆して、そのアライメントマーク１３表面の酸化を防止することができる。
【００５４】
特に、第一実施例では、ＦＣパッド１１表面へのハンダ印刷と同時に、同じハンダペースト４１を用いてアライメントマーク１３表面にハンダ印刷を行い、第二ハンダ層２０を形成しているから、配線基板１の製造工程数が少なくてすみ、そのアライメントマーク１３表面の被覆が簡単に行える。
【００５５】
また、第一実施例では、ハンダペースト４１を印刷した後、アライメントマーク１３表面にフラックスを塗布することによって、アライメントマーク１３表面に印刷したハンダペーストのハンダ濡れ性を良くし、第二ハンダ層２０が、ソルダーレジスト層１４の上面より低く、しかも上面全体が平坦になるようにしているので、光学読取装置７でのアライメントマーク１３の読み取りが良好に行える。
【００５６】
つまり、上記製造方法で作製した配線基板１では、アライメントマーク１３表面の第二ハンダ層２０の上面が、図４（ｂ）に示すように平坦状になるから、光学読取装置７は、図１に示すように光をアライメントマーク１３に当てて、そのアライメントマーク１３を読み取った場合、図４（ｃ）にしめすように、そのアライメントマーク１３の形状を、実際の形状（点線）と略同様の実線形状のように認識することができる。したがって、第一実施例の製造方法で作製した配線基板１においては、光学読取装置７がアライメントマーク１３を正確に読み取れないためＩＣチップを実装できないなどといった事態が発生するのを防止することができる。
【００５７】
また、本実施例の配線基板１では、第二ハンダ層２０がソルダーレジスト層１４の上面より低くなるように形成されているので、ＩＣチップ３等のアセンブリの際に、第二ハンダ層２０が邪魔にならなくて済む。
尚、本実施例では、アライメントマーク１３が十字形状の配線基板１及びその製造方法について説明したが、本発明は、その他の形状（三角形状など）のアライメントマークを有する配線基板にも適用することが可能である。
【００５８】
また、配線基板１を製造する際には、必ずしも上記手順でフラックスを塗布しなくてもよく、第一ハンダ印刷工程とフラックス塗布工程との順序を入れ替えてもよい。つまり、フラックス塗布工程として、ハンダ印刷前のアライメントマーク１３表面にフラックスの塗布を行い、この後に、第一ハンダ印刷工程として、ＦＣパッド１１及びアライメントマーク１３に上記方法でハンダペースト４１を印刷してもよい。
【００５９】
このようにフラックス塗布をハンダ印刷前に行っても、フラックス塗布後にハンダ印刷を行う上記第一実施例と同様に、配線基板１を製造することができて、第一実施例の製造方法と同様の効果を得ることができる。
その他、図９に示すような手順で第二ハンダ層２０を形成してもよい。図９は、第二実施例の配線基板１の製造方法に関して、特にアライメントマーク１３上の第二ハンダ層２０の形成過程を表す説明図である。以下では、第二実施例の配線基板１の製造方法について、第一実施例の配線基板１の製造方法と異なる部分を主に説明することにし、同一部分に関しては省略することにする。
【００６０】
第二実施例では、まず、上述の第一実施例と同様、基板作製工程にて図５（ａ）に示すような基板本体１０を作製し、この後に、洗浄工程として、図５（ｂ）に示すように、パッド１１，１２及びアライメントマーク１３表面を洗浄する。この洗浄工程を終えると続く第一ハンダ印刷工程にて、図６（ａ）に示すようにＦＣパッド１１表面にハンダペースト４１を直接印刷し、同時に、アライメントマーク１３表面にも、フラックス塗布を行うことなくハンダペースト４１を直接印刷する（図９（ａ））。そして、メタルマスク４５を取り除く（図９（ｂ））。尚、図９（ａ）は、第一ハンダ印刷工程におけるハンダペースト４１の塗布態様を表す説明図であり、図９（ｂ）は、第一ハンダ印刷工程完了後のアライメントマーク１３表面の構成を表す説明図である。この第一ハンダ印刷工程において、ＦＣパッド１１及びアライメントマーク１３表面には同一種類のハンダペースト４１が印刷される。
【００６１】
第一ハンダ印刷工程を終えると、フラックス塗布工程をスキップして、第二ハンダ印刷工程に処理を移行し、その第二ハンダ印刷工程にて、ＢＧＡパッド１２にハンダペースト４１を直接印刷する（図６（ｃ））。また、この第二ハンダ印刷工程後、リフロー工程にて、ＦＣパッド１１表面及びＢＧＡパッド１２表面及びアライメントマーク１３表面のハンダペースト４１をリフローする（図６（ｄ））。
【００６２】
この状態において、ＦＣパッド１１表面にはハンダバンプ１８が完成し、ＢＧＡパッド１２表面には第一ハンダ層１９が完成する。一方、アライメントマーク１３表面には、フラックスを塗布せずにリフローしたので、全体的に盛り上がった形状の未完成の第二ハンダ層２０’が形成される（図９（ｃ））。尚、図９（ｃ）は、リフロー工程後のアライメントマーク１３表面の構成を表す説明図である。
【００６３】
勿論、この状態では光学読取装置７でのアライメントマーク１３の読取が好ましくないので、第二実施例では、リフロー工程後、図９（ｄ）に示すように、アライメントマーク１３表面にフラックスを塗布する（フラックス塗布工程）。尚、図９（ｄ）は、リフロー工程後のアライメントマーク１３表面へのフラックス塗布の態様を表す説明図である。
【００６４】
そして、このフラックス塗布後に、再度、基板本体１０をリフロー炉内に収容して、ハンダバンプ１８、第一ハンダ層１９と共に、フラックスが塗布された未完成の第二ハンダ層２０’をリフローする（再リフロー工程）。このようにフラックス塗布後、アライメントマーク１３上の第二ハンダ層２０’を再度リフローすると、未完成の第二ハンダ層２０’は、図９（ｅ）に示すように、アライメントマーク１３全面に濡れ広がり、上面が平坦状の第二ハンダ層２０が完成する。そして、配線基板１は完成する。
【００６５】
以上、第二実施例について説明したが、この製造方法では、基板作製工程、洗浄工程、第一ハンダ印刷工程、第二ハンダ印刷工程、リフロー工程、フラックス塗布工程、再リフロー工程の順に各工程を行うことにより、配線基板１を製造しているため、第一実施例の製造方法と比較すると、二度のリフロー工程をおこわなければならないという欠点がある。しかしながら、フラックス塗布をリフロー工程の後に行えばよいので、製造ラインを、既存の製造ラインから変更して組み立てるのが容易で、便利である。
【００６６】
尚、本発明の導体パターンは、上記実施例のアライメントマーク１３に相当し、本発明の第二リフロー工程は、上記実施例の再リフロー工程に相当する。
【００６７】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の配線基板の製造方法は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施例では、ＦＣパッド１１が形成された基板本体１０の第一面のアライメントマーク１３に第二ハンダ層２０を形成した配線基板１の例について説明したが、勿論、ＢＧＡパッド１２側にアライメントマークが形成されている場合には、そのアライメントマークにも、上記実施例と同様の手順で、第二ハンダ層を形成するのが良い。
【００６８】
この他、ハンダバンプ１８及び第一ハンダ層１９及び第二ハンダ層２０には、Ｓｎ−ＡｇやＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ等の共晶ハンダを用いても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施例の配線基板１の側面の構成を表す概略側面図である。
【図２】 基板本体１０の第一面及び第二面の構成に関する説明図である。
【図３】 配線基板１の断面の構成を概略的に表す概略断面図である。
【図４】 アライメントマーク１３の構成に関する説明図である。
【図５】 第一実施例の配線基板１の製造方法に関する説明図である。
【図６】 第一実施例の配線基板１の製造方法に関する説明図である。
【図７】 ハンダバンプ１８の形成過程を表す説明図である。
【図８】 第二ハンダ層２０の形成過程を表す説明図である。
【図９】 第二実施例の配線基板１の製造方法に関する説明図である。
【図１０】 第二ハンダ層を盛り上げて形成した際における第二ハンダ層１２０の構成を表す概略断面図（同図（ａ））と、そのアライメントマークの読取結果に関する説明図（同図（ｂ））である。
【符号の説明】
１…配線基板、３…ＩＣチップ、５…ハンダボール、７…光学読取装置、９…プリント基板、１０…基板本体、１１…ＦＣパッド、１２…ＢＧＡパッド、１３…アライメントマーク、１３ａ…交差部、１４…ソルダーレジスト層、１５，１６，１７…凹部、１８…ハンダバンプ、１９…第一ハンダ層、２０…第二ハンダ層、２１…基体、２２，２３，２６，３３…銅メッキ、２５…銅箔、２７…充填材、２９，３５…樹脂絶縁層、３１…ビア、４１…ハンダペースト、４３，４４…貫通孔、４５，４９…メタルマスク、４７…載置台
Claims (4)
- 配線構造を有する基板本体の表面に配列された銅製のパッド、及び、該基板本体表面に形成された該基板本体の基準位置を表す銅製の導体パターンの表面に、ハンダ層を形成してなる配線基板の製造方法であって、
前記基板本体に形成された前記パッド及び前記導体パターン表面に、ハンダペーストを直接印刷する印刷工程と、
前記基板本体に形成された前記パッド及び前記導体パターン表面の内、前記パッドに対してフラックスを塗布することなく、前記導体パターン表面に対して選択的に、フラックスを塗布するフラックス塗布工程と、
前記印刷工程及び前記フラックス塗布工程後に、前記ハンダペーストをリフローし、前記パッド及び前記導体パターン表面に、前記ハンダ層を形成するリフロー工程と、
を備えることを特徴とする配線基板の製造方法。 - 配線構造を有する基板本体の表面に配列された銅製のパッド、及び、該基板本体表面に形成された該基板本体の基準位置を表す銅製の導体パターンの表面に、ハンダ層を形成してなる配線基板の製造方法であって、
前記基板本体に形成された前記パッド及び前記導体パターン表面に、ハンダペーストを直接印刷する印刷工程と、
該印刷工程後、前記パッド及び導体パターン表面に印刷された前記ハンダペーストをリフローする第一リフロー工程と、
該第一リフロー工程後、前記導体パターン表面にフラックスを塗布するフラックス塗布工程と、
該フラックス塗布工程後、前記フラックスが塗布された前記導体パターン表面のハンダをリフローし、前記パッド及び前記導体パターン表面に、前記ハンダ層を形成する第二リフロー工程と、
を備えることを特徴とする配線基板の製造方法。 - 前記導体パターンは、十字形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の配線基板の製造方法。
- 前記印刷工程では、メタルマスクを、前記基板本体表面に載置し、ハンダペーストを、前記メタルマスク上から塗布して、前記メタルマスクに形成された貫通孔を介し、前記パッド及び導体パターン表面に、ハンダペーストを印刷することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
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