JP3967989B2 - 半田バンプ付き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、半導体素子や抵抗器等の電子部品を搭載するための半田バンプ付き配線基板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子や抵抗器等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板には、ガラス基材および熱硬化性樹脂から成る絶縁板と銅箔等から成る配線導体層とを交互に複数積層して成るプリント基板や、絶縁板上に熱硬化性樹脂およびフィラーから成る絶縁層と銅めっき層から成る配線導体層とを複数積層して成るビルドアップ基板が用いられてきている。そして、このようなプリント基板やビルドアップ基板等の配線基板の上面には、半導体素子等の電子部品の電極を接続するための半田接合パッドおよびこの半田接合パッドの中央部を露出させる耐半田樹脂層が被着形成されており、さらに、耐半田樹脂層から露出した半田接合パッド上には電子部品と半田接合パッドとを接合するための半田バンプが形成されている。
【０００３】
そして、このような半田バンプ付きの配線基板においては、電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプに当接するようにして配線基板の上面に載置するとともに、これらを例えば電気炉等の加熱装置で加熱して半田バンプを溶融させて半田バンプと電子部品の電極とを接合させることによって、電子部品が配線基板上に実装される。
【０００４】
なお、このような半田バンプ付きの配線基板は、内部および／または表面に複数の配線導体を有する絶縁基板の表面に、配線導体に接続された略円形の複数の半田接合パッドおよびこの半田接合パッドの中央部を露出させる開口部を有する耐半田樹脂層を被着させ、次に前記半田接合パッド上にフラックスおよび半田粉末から成る半田ペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して半田バンプに対応する量だけ一度に印刷塗布するとともにこれを加熱して半田ペースト中のフラックスを気化除去するとともに半田ペースト中の半田粉末を溶融させて半田接合パッド上に半田バンプを形成することによって製作されている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−122090号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半田バンプ付き配線基板によれば、半田接合パッド上に印刷塗布した半田ペースト中のフラックスを気化除去するとともに半田ペースト中の半田粉末を溶融させて半田接合パッド上に半田バンプを形成する際に、一度に塗布した半田ペースト中に含有されるフラックスの一部が溶融した半田中に取り残されて半田バンプ中にボイドを発生させてしまいやすく、半田バンプ中にそのようなボイドが多量に発生すると、電子部品の電極と半田接合パッドとを半田バンプを介して接合する際に、電子部品の電極と半田接合パッドとの接合がボイドにより阻害されたり、半田バンプの強度が弱いものとなって、電子部品の電極と半田接合パッドとを半田バンプを介して強固に接合することができなくなってしまうという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、半田接合パッド上に形成された半田バンプ中にボイドが形成されにくく、電子部品の電極と半田接合パッドとを半田バンプを介して強固に接合することが可能な半田バンプ付き配線基板の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法は、配線導体を有する絶縁基板の表面に、前記配線導体に接続された複数の半田接合パッドおよびこの半田接合パッドの中央部を露出させる開口部を有する耐半田樹脂層を形成する工程と、前記開口部内に露出した前記半田接合パッド上に半田めっき層を、前記耐半田樹脂層の高さに対して−５〜＋１５μｍの高さで被着させる工程と、この半田めっき層上にフラックス量が５〜１５質量％の半田ペーストを塗布する工程と、この半田ペースト中の半田および前記半田めっき層を加熱溶融させて前記半田接合パッド上に半田バンプを形成する工程とを行なうことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法によれば、耐半田樹脂層の開口部内に露出した半田接合パッド上に半田めっき層を被着させる工程と、半田めっき層上に半田ペーストを塗布する工程と、この半田ペースト中の半田および半田めっき層を加熱溶融させて半田接合パッド上に半田バンプを形成する工程とを行なうことから、半田接合パッド上に被着された半田めっき層が溶融することにより半田接合パッドと半田バンプとが良好に接合されるとともに、その上に塗布された半田ペーストによりボイドの少ない十分な高さの半田バンプを形成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の製造方法により製作される半田バンプ付き配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。また、図２は本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法を説明するための工程毎の要部拡大断面図である。
【００１１】
図１において、１は絶縁基板、２は配線導体、３は半田接合パッド、４は耐半田樹脂層、５は半田バンプ、６は外部リードピンであり、主にこれらで本例の半田バンプ付き配線基板が構成されている。なお、この例では外部リードピン６を有する例を示したが、外部リードピン６は必ずしも必要ではなく、外部リードピン６に代えて例えば半田から成る外部接続用の端子を設けてもよい。
【００１２】
絶縁基板１は、例えばガラス繊維を縦横に織り込んだガラス織物にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る板状の芯体１ａの上下面にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂをそれぞれ複数層ずつ積層して成り、芯体１ａや各絶縁層１ｂの表面には銅箔や銅めっき膜等の導体層から成る複数の配線導体２が形成されている。
【００１３】
絶縁基板１を構成する芯体１ａは、厚みが0.3〜1.5ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直径が0.1〜1.0ｍｍ程度の複数の貫通孔７を有している。そして、各貫通孔７の内壁には配線導体２の一部が被着されており、芯体１ａの上下面に形成された配線導体２同士が貫通孔７内の配線導体２を介して電気的に接続されている。
【００１４】
このような芯体１ａは、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートを熱硬化させた後、これに上面から下面にかけて貫通孔７用のドリル加工を施すことにより製作される。なお、芯体１ａの上下面の配線導体２は、芯体１ａ用のシートの上下全面に厚みが３〜50μｍ程度の銅箔を貼着しておくとともに、この銅箔をシートの硬化後にエッチング加工することにより芯体１ａの上下面に所定のパターンに形成される。また、貫通孔７内の配線導体２は、芯体１ａに貫通孔７を設けた後に、この貫通孔７の内壁に無電解めっき法および電解めっき法により厚みが３〜50μｍ程度の銅めっき膜を析出させることにより貫通孔７の内壁に被着形成される。
【００１５】
さらに、芯体１ａは、その貫通孔７の内部にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る樹脂柱８が充填されている。樹脂柱８は、貫通孔７を塞ぐことにより貫通孔７の直上および直下に絶縁層１ｂを形成可能とするためのものであり、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂を貫通孔７内にスクリーン印刷法により充填し、これを熱硬化させた後、その上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そして、この樹脂柱８を含む芯体１ａの上下面に絶縁層１ｂが積層されている。
【００１６】
芯体１ａの上下面に積層された絶縁層１ｂは、それぞれの厚みが20〜60μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が30〜100μｍ程度の複数の貫通孔９を有しており、これらの貫通孔９内には配線導体２の一部が被着形成されている。これらの絶縁層１ｂは、配線導体２を高密度に配線するための絶縁間隔を提供するためのものである。そして、上層の配線導体２と下層の配線導体２とを貫通孔９内の配線導体２を介して電気的に接続することにより高密度配線を立体的に形成可能としている。
【００１７】
このような絶縁層１ｂは、厚みが20〜60μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂のフィルムを芯体１ａ上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザ加工により貫通孔９を穿孔し、さらにその上に同様にして次の絶縁層１ｂを順次積み重ねることによって形成される。なお、各絶縁層１ｂ表面および貫通孔内に被着された配線導体２は、各絶縁層１ｂを形成する毎に各絶縁層１ｂの表面および貫通孔９内に５〜50μｍ程度の厚みの銅めっき膜を公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法等のパターン形成法により所定のパターンに被着させることによって形成される。
【００１８】
さらに、最表層の絶縁層１ｂ上には耐半田樹脂層４が被着されている。耐半田樹脂層４は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂にシリカやタルク等の無機物粉末フィラーを30〜70質量％程度分散させた絶縁材料から成り、表層の配線導体２同士の電気的絶縁信頼性を高めるとともに、後述する半田接合パッド３やピン接合パッド10の絶縁基板１への接合強度を大きなものとする作用をなす。
【００１９】
このような耐半田樹脂層４は、その厚みが10〜50μｍ程度であり、感光性を有する耐半田樹脂層４用の未硬化樹脂ペーストをロールコーター法やスクリーン印刷法を採用して最表層の絶縁層１ｂ上に塗布し、これを乾燥させた後、露光および現像処理を行なって半田接合パッド３やピン接合パッド10の中央部を露出させる開口部４ａ、４ｂを形成した後、これを熱硬化させることによって形成される。あるいは、耐半田樹脂層４用の未硬化の樹脂フィルムを最上層の絶縁層１ｂ上に貼着した後、これを熱硬化させ、しかる後、半田接合パッド３やピン接合パッド10に対応する位置にレーザビームを照射し、硬化した樹脂フィルムを部分的に除去することによって半田接合パッド３やピン接合パッド10を露出させる開口部４ａ、４ｂを有するように形成される。
【００２０】
また、絶縁基板１の上面から下面にかけて形成された配線導体２は、電子部品の各電極を外部電気回路基板に接続するための導電路として機能し、絶縁基板１の上面の実装領域に設けられた部位の一部が電子部品の各電極に例えば鉛−錫合金から成る半田バンプ５を介して接合される半田接合パッド３を、絶縁基板１の下面に露出した部位の一部が外部電気回路基板に接続される外部リードピン６を接合するためのピン接合パッド10を形成している。このような半田接合パッド３やピン接合パッド10は、配線導体２に接続された導体層から成る略円形のパターンの外周部を耐半田樹脂層４により15〜35μｍ程度の幅で被覆してその外周縁を画定することによりその直径が、半田接合パッド３であれば70〜200μｍ程度に、ピン接合パッド10であれば0.5〜2.5ｍｍ程度になるように形成されている。なお、このように半田接合パッド３およびピン接合パッド10の外周部を耐半田樹脂層４により被覆することによって、半田接合パッド３同士やピン接合パッド10同士の電気的な短絡が有効に防止されるとともに、半田接合パッド３やピン接合パッド10の絶縁基板１に対する接合強度が高いものとなっている。
【００２１】
なお、通常であれば、半田接合パッド３およびピン接合パッド10の露出する表面には、半田接合パッド３やピン接合パッド10の酸化腐蝕の防止と半田バンプ５や外部リードピン６との接続を良好にするために、ニッケル、金等の良導電性で耐腐蝕性に優れた金属をめっき法により１〜20μｍの厚さに被着することが好ましい。
【００２２】
また、半田接合パッド３には、半田バンプ５が固着形成されている。半田バンプ５は、鉛−錫合金等の半田材料から成り、半田接合パッド３と電子部品とを電気的および機械的に接続するための端子として機能し、電子部品の各電極がそれぞれ対応する半田バンプ５に当接するようにして絶縁基板１上に電子部品を載置するとともに、これらを例えば電気炉などの加熱装置で加熱して半田バンプ５を溶融させることにより半田バンプ５と電子部品の電極とが接続される。
【００２３】
また、ピン接合パッド10は、銅や鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属から成る外部リードピン６が半田バンプ５よりも融点が高い半田を介して接合されている。外部リードピン６は、絶縁基板１に実装される電子部品を外部電気回路基板に電気的に接続するための端子部材として機能し、外部リードピン６を外部電気回路基板の配線導体に半田やソケットを介して接続することにより、電子部品が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００２４】
次に本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法によって半田接合パッド３上に半田バンプ５を形成する方法について説明する。
【００２５】
先ず、図２（ａ）に示すように、配線導体２を有する絶縁基板１の上面に、配線導体２に接続された半田接合パッド３およびこの半田接合パッド３の中央部を露出させる開口部４ａを有する耐半田樹脂層４を形成する。半田接続パッド３は、絶縁基板１を構成する最上層の絶縁層１ｂ上に５〜20μｍ程度の厚みの銅めっき膜を公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法等のパターン形成法により所定のパターンに被着させることによって形成される。また、耐半田樹脂層４は、感光性を有する耐半田樹脂層４用の未硬化樹脂ペーストをロールコーター法やスクリーン印刷法を採用して最上層の絶縁層１ｂ上に塗布し、これを乾燥させた後、露光および現像処理を行なって半田接合パッド３の中央部を露出させる開口部４ａを形成した後、これを熱硬化させることによって形成される。あるいは、耐半田樹脂層４用の未硬化の樹脂フィルムを最上層の絶縁層１ｂ上に貼着した後、これを熱硬化させ、しかる後、半田接合パッド３に対応する位置にレーザビームを照射し、硬化した樹脂フィルムを部分的に除去することによって半田接合パッド３を露出させる開口部４ａを有するように形成される。なお、耐半田樹脂層４の開口部４ａから露出した半田接合パッド３の表面には、その酸化腐食を防止するとともに半田バンプ５との接合を強固なものとするために２〜５μｍの厚みのニッケルめっき層と0.01〜0.03μｍの厚みの金めっき層を電解めっき法や無電解めっき法により順次被着させる。
【００２６】
次に、図２（ｂ）に示すように、耐半田樹脂層４の開口部４ａから露出した半田接合パッド３上に例えば、鉛−錫合金から成る半田めっき層21を被着させる。半田接合パッド３上に半田めっき層21を被着させるには、半田接続パッドおよび耐半田樹脂層が形成された絶縁基板１を、例えば、ホウフッ化第一錫130ｇ／ｌ、ホウフッ化第一鉛50ｇ／ｌ、ホウフッ化第一水素酸125ｇ／ｌ、ホウフッ化第一ホウ素25ｇ／ｌから成る温度が20〜30℃の半田めっき液中に１〜５分間程度浸漬すればよい。
【００２７】
このとき、半田めっき層21の高さを、耐半田樹脂層４の高さに対して−５μｍ〜＋15μｍの範囲としておくことが好ましい。半田めっき層21の高さが耐半田樹脂層４の高さに対して−５μｍより低い場合、半田めっき層21の上に後述する第二の半田ペースト22を印刷塗布するとともにそれを加熱して半田バンプ５を形成する際に、半田めっき層21と耐半田樹脂層４との間に形成される段差部により半田バンプ５の内部にフラックスが取り残されてボイドが発生しやすくなる傾向にあり、他方、＋15μｍより高い場合、半田ペースト22を印刷塗布する際に印刷マスクと絶縁基板１の間に隙間が生じて半田塗布量にばらつきが生じるという傾向にあるからである。
【００２８】
次に、図２（ｃ）に示すように、半田めっき層21の上に半田ペースト22を例えば従来周知のスクリーン印刷法を採用して30〜50μｍの厚みに塗布する。半田粉末としては、例えば粒径が５〜25μｍ程度の鉛−錫合金等の半田から成る球状の粉末が使用される。なお、半田ペースト22中のフラックス量が５質量％未満の場合、半田ペースト22にペーストとしての適度な粘度を付与することができずに半田ペースト22を半田めっき層21上に良好に塗布することが困難となる傾向にあり、他方、15質量％を超えると、後述するように半田ペースト22および半田めっき層21を加熱して半田ペースト22中のフラックスを気化除去するとともに半田ペースト22中の半田粉末および半田めっき層21を溶融させて半田バンプ５を形成する際に半田ペースト22中のフラックス量が多いので気化したフラックスが半田バンプ５内に取り残されて多量のボイドが発生しやすくなる傾向にある。したがって、半田ペースト22の中のフラックス量は5〜15質量％の範囲が好ましい。
【００２９】
次に図２（ｄ）に示すように、半田ペースト22および半田めっき層21を加熱して半田ペースト22中のフラックスを気化除去するとともに、半田ペースト22中の半田粉末および半田めっき層21を溶融させて半田接合パッド３上に半田バンプ５を形成する。このとき、半田接合パッド３上には予め半田めっき層21が被着されていることから、その半田めっき層21が溶融することにより半田接合パッド３と半田バンプ５とが良好に接合される。また、半田めっき層21により半田接合パッド３と半田バンプ５とが良好に接合されることから、半田ペースト22中に多量のフラックスを含有させる必要がなく半田ペースト22および半田めっき層21を加熱して半田ペースト22中のフラックスを気化除去するとともに半田ペースト22中の半田粉末および半田めっき層21を溶融させて半田バンプ５を形成する際に気化したフラックスが半田バンプ５内に取り残されにくく、ボイドの少ない半田バンプ５を形成することができる。
【００３０】
かくして、本発明により提供される半田バンプ付き配線基板によると、配線基板１の上面に電子部品をその電極が半田バンプ５に当接するようにして載置するとともに、半田バンプ５を溶融させて電子部品の電極と半田接合パッド３とを接合させることにより製品としての電子装置となる。
【００３１】
なお、本発明は、上述の実施形態の一例に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であれば種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法によれば、耐半田樹脂層の開口部内に露出した半田接合パッド上に半田めっき層を被着させ、次にその半田めっき層上に半田ペーストを印刷するとともに半田ペースト中の半田および半田めっき層を溶融させて半田接合パッド上に半田バンプを形成することから、半田接合パッド上に被着された半田めっき層が溶融することにより半田接合パッドと半田バンプとが良好に接合されるとともに、その上に塗布された半田ペーストによりボイドの少ない十分な高さの半田バンプを形成することができる。したがって、電子部品の電極と半田接合パッドとを半田バンプを介して強固に接合することが可能な半田バンプ付き配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法により製造される半田バンプ付き配線基板の実施形態の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法を説明するための工程毎の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基板
２・・・・・配線導体
３・・・・・半田接合パッド
４・・・・・耐半田樹脂層
４ａ・・・・耐半田樹脂層の開口部
５・・・・・半田バンプ
21・・・・・半田めっき層
22・・・・・半田ペースト
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や抵抗器等の電子部品を搭載するための半田バンプ付き配線基板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子や抵抗器等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板には、ガラス基材および熱硬化性樹脂から成る絶縁板と銅箔等から成る配線導体層とを交互に複数積層して成るプリント基板や、絶縁板上に熱硬化性樹脂およびフィラーから成る絶縁層と銅めっき層から成る配線導体層とを複数積層して成るビルドアップ基板が用いられてきている。そして、このようなプリント基板やビルドアップ基板等の配線基板の上面には、半導体素子等の電子部品の電極を接続するための半田接合パッドおよびこの半田接合パッドの中央部を露出させる耐半田樹脂層が被着形成されており、さらに、耐半田樹脂層から露出した半田接合パッド上には電子部品と半田接合パッドとを接合するための半田バンプが形成されている。
【０００３】
そして、このような半田バンプ付きの配線基板においては、電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプに当接するようにして配線基板の上面に載置するとともに、これらを例えば電気炉等の加熱装置で加熱して半田バンプを溶融させて半田バンプと電子部品の電極とを接合させることによって、電子部品が配線基板上に実装される。
【０００４】
なお、このような半田バンプ付きの配線基板は、内部および／または表面に複数の配線導体を有する絶縁基板の表面に、配線導体に接続された略円形の複数の半田接合パッドおよびこの半田接合パッドの中央部を露出させる開口部を有する耐半田樹脂層を被着させ、次に前記半田接合パッド上にフラックスおよび半田粉末から成る半田ペーストを従来周知のスクリーン印刷法を採用して半田バンプに対応する量だけ一度に印刷塗布するとともにこれを加熱して半田ペースト中のフラックスを気化除去するとともに半田ペースト中の半田粉末を溶融させて半田接合パッド上に半田バンプを形成することによって製作されている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−122090号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半田バンプ付き配線基板によれば、半田接合パッド上に印刷塗布した半田ペースト中のフラックスを気化除去するとともに半田ペースト中の半田粉末を溶融させて半田接合パッド上に半田バンプを形成する際に、一度に塗布した半田ペースト中に含有されるフラックスの一部が溶融した半田中に取り残されて半田バンプ中にボイドを発生させてしまいやすく、半田バンプ中にそのようなボイドが多量に発生すると、電子部品の電極と半田接合パッドとを半田バンプを介して接合する際に、電子部品の電極と半田接合パッドとの接合がボイドにより阻害されたり、半田バンプの強度が弱いものとなって、電子部品の電極と半田接合パッドとを半田バンプを介して強固に接合することができなくなってしまうという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、半田接合パッド上に形成された半田バンプ中にボイドが形成されにくく、電子部品の電極と半田接合パッドとを半田バンプを介して強固に接合することが可能な半田バンプ付き配線基板の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法は、配線導体を有する絶縁基板の表面に、前記配線導体に接続された複数の半田接合パッドおよびこの半田接合パッドの中央部を露出させる開口部を有する耐半田樹脂層を形成する工程と、前記開口部内に露出した前記半田接合パッド上に半田めっき層を、前記耐半田樹脂層の高さに対して−５〜＋１５μｍの高さで被着させる工程と、この半田めっき層上にフラックス量が５〜１５質量％の半田ペーストを塗布する工程と、この半田ペースト中の半田および前記半田めっき層を加熱溶融させて前記半田接合パッド上に半田バンプを形成する工程とを行なうことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法によれば、耐半田樹脂層の開口部内に露出した半田接合パッド上に半田めっき層を被着させる工程と、半田めっき層上に半田ペーストを塗布する工程と、この半田ペースト中の半田および半田めっき層を加熱溶融させて半田接合パッド上に半田バンプを形成する工程とを行なうことから、半田接合パッド上に被着された半田めっき層が溶融することにより半田接合パッドと半田バンプとが良好に接合されるとともに、その上に塗布された半田ペーストによりボイドの少ない十分な高さの半田バンプを形成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の製造方法により製作される半田バンプ付き配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。また、図２は本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法を説明するための工程毎の要部拡大断面図である。
【００１１】
図１において、１は絶縁基板、２は配線導体、３は半田接合パッド、４は耐半田樹脂層、５は半田バンプ、６は外部リードピンであり、主にこれらで本例の半田バンプ付き配線基板が構成されている。なお、この例では外部リードピン６を有する例を示したが、外部リードピン６は必ずしも必要ではなく、外部リードピン６に代えて例えば半田から成る外部接続用の端子を設けてもよい。
【００１２】
絶縁基板１は、例えばガラス繊維を縦横に織り込んだガラス織物にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る板状の芯体１ａの上下面にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂをそれぞれ複数層ずつ積層して成り、芯体１ａや各絶縁層１ｂの表面には銅箔や銅めっき膜等の導体層から成る複数の配線導体２が形成されている。
【００１３】
絶縁基板１を構成する芯体１ａは、厚みが0.3〜1.5ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直径が0.1〜1.0ｍｍ程度の複数の貫通孔７を有している。そして、各貫通孔７の内壁には配線導体２の一部が被着されており、芯体１ａの上下面に形成された配線導体２同士が貫通孔７内の配線導体２を介して電気的に接続されている。
【００１４】
このような芯体１ａは、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートを熱硬化させた後、これに上面から下面にかけて貫通孔７用のドリル加工を施すことにより製作される。なお、芯体１ａの上下面の配線導体２は、芯体１ａ用のシートの上下全面に厚みが３〜50μｍ程度の銅箔を貼着しておくとともに、この銅箔をシートの硬化後にエッチング加工することにより芯体１ａの上下面に所定のパターンに形成される。また、貫通孔７内の配線導体２は、芯体１ａに貫通孔７を設けた後に、この貫通孔７の内壁に無電解めっき法および電解めっき法により厚みが３〜50μｍ程度の銅めっき膜を析出させることにより貫通孔７の内壁に被着形成される。
【００１５】
さらに、芯体１ａは、その貫通孔７の内部にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る樹脂柱８が充填されている。樹脂柱８は、貫通孔７を塞ぐことにより貫通孔７の直上および直下に絶縁層１ｂを形成可能とするためのものであり、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂を貫通孔７内にスクリーン印刷法により充填し、これを熱硬化させた後、その上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そして、この樹脂柱８を含む芯体１ａの上下面に絶縁層１ｂが積層されている。
【００１６】
芯体１ａの上下面に積層された絶縁層１ｂは、それぞれの厚みが20〜60μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が30〜100μｍ程度の複数の貫通孔９を有しており、これらの貫通孔９内には配線導体２の一部が被着形成されている。これらの絶縁層１ｂは、配線導体２を高密度に配線するための絶縁間隔を提供するためのものである。そして、上層の配線導体２と下層の配線導体２とを貫通孔９内の配線導体２を介して電気的に接続することにより高密度配線を立体的に形成可能としている。
【００１７】
このような絶縁層１ｂは、厚みが20〜60μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂のフィルムを芯体１ａ上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザ加工により貫通孔９を穿孔し、さらにその上に同様にして次の絶縁層１ｂを順次積み重ねることによって形成される。なお、各絶縁層１ｂ表面および貫通孔内に被着された配線導体２は、各絶縁層１ｂを形成する毎に各絶縁層１ｂの表面および貫通孔９内に５〜50μｍ程度の厚みの銅めっき膜を公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法等のパターン形成法により所定のパターンに被着させることによって形成される。
【００１８】
さらに、最表層の絶縁層１ｂ上には耐半田樹脂層４が被着されている。耐半田樹脂層４は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂にシリカやタルク等の無機物粉末フィラーを30〜70質量％程度分散させた絶縁材料から成り、表層の配線導体２同士の電気的絶縁信頼性を高めるとともに、後述する半田接合パッド３やピン接合パッド10の絶縁基板１への接合強度を大きなものとする作用をなす。
【００１９】
このような耐半田樹脂層４は、その厚みが10〜50μｍ程度であり、感光性を有する耐半田樹脂層４用の未硬化樹脂ペーストをロールコーター法やスクリーン印刷法を採用して最表層の絶縁層１ｂ上に塗布し、これを乾燥させた後、露光および現像処理を行なって半田接合パッド３やピン接合パッド10の中央部を露出させる開口部４ａ、４ｂを形成した後、これを熱硬化させることによって形成される。あるいは、耐半田樹脂層４用の未硬化の樹脂フィルムを最上層の絶縁層１ｂ上に貼着した後、これを熱硬化させ、しかる後、半田接合パッド３やピン接合パッド10に対応する位置にレーザビームを照射し、硬化した樹脂フィルムを部分的に除去することによって半田接合パッド３やピン接合パッド10を露出させる開口部４ａ、４ｂを有するように形成される。
【００２０】
また、絶縁基板１の上面から下面にかけて形成された配線導体２は、電子部品の各電極を外部電気回路基板に接続するための導電路として機能し、絶縁基板１の上面の実装領域に設けられた部位の一部が電子部品の各電極に例えば鉛−錫合金から成る半田バンプ５を介して接合される半田接合パッド３を、絶縁基板１の下面に露出した部位の一部が外部電気回路基板に接続される外部リードピン６を接合するためのピン接合パッド10を形成している。このような半田接合パッド３やピン接合パッド10は、配線導体２に接続された導体層から成る略円形のパターンの外周部を耐半田樹脂層４により15〜35μｍ程度の幅で被覆してその外周縁を画定することによりその直径が、半田接合パッド３であれば70〜200μｍ程度に、ピン接合パッド10であれば0.5〜2.5ｍｍ程度になるように形成されている。なお、このように半田接合パッド３およびピン接合パッド10の外周部を耐半田樹脂層４により被覆することによって、半田接合パッド３同士やピン接合パッド10同士の電気的な短絡が有効に防止されるとともに、半田接合パッド３やピン接合パッド10の絶縁基板１に対する接合強度が高いものとなっている。
【００２１】
なお、通常であれば、半田接合パッド３およびピン接合パッド10の露出する表面には、半田接合パッド３やピン接合パッド10の酸化腐蝕の防止と半田バンプ５や外部リードピン６との接続を良好にするために、ニッケル、金等の良導電性で耐腐蝕性に優れた金属をめっき法により１〜20μｍの厚さに被着することが好ましい。
【００２２】
また、半田接合パッド３には、半田バンプ５が固着形成されている。半田バンプ５は、鉛−錫合金等の半田材料から成り、半田接合パッド３と電子部品とを電気的および機械的に接続するための端子として機能し、電子部品の各電極がそれぞれ対応する半田バンプ５に当接するようにして絶縁基板１上に電子部品を載置するとともに、これらを例えば電気炉などの加熱装置で加熱して半田バンプ５を溶融させることにより半田バンプ５と電子部品の電極とが接続される。
【００２３】
また、ピン接合パッド10は、銅や鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属から成る外部リードピン６が半田バンプ５よりも融点が高い半田を介して接合されている。外部リードピン６は、絶縁基板１に実装される電子部品を外部電気回路基板に電気的に接続するための端子部材として機能し、外部リードピン６を外部電気回路基板の配線導体に半田やソケットを介して接続することにより、電子部品が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００２４】
次に本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法によって半田接合パッド３上に半田バンプ５を形成する方法について説明する。
【００２５】
先ず、図２（ａ）に示すように、配線導体２を有する絶縁基板１の上面に、配線導体２に接続された半田接合パッド３およびこの半田接合パッド３の中央部を露出させる開口部４ａを有する耐半田樹脂層４を形成する。半田接続パッド３は、絶縁基板１を構成する最上層の絶縁層１ｂ上に５〜20μｍ程度の厚みの銅めっき膜を公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法等のパターン形成法により所定のパターンに被着させることによって形成される。また、耐半田樹脂層４は、感光性を有する耐半田樹脂層４用の未硬化樹脂ペーストをロールコーター法やスクリーン印刷法を採用して最上層の絶縁層１ｂ上に塗布し、これを乾燥させた後、露光および現像処理を行なって半田接合パッド３の中央部を露出させる開口部４ａを形成した後、これを熱硬化させることによって形成される。あるいは、耐半田樹脂層４用の未硬化の樹脂フィルムを最上層の絶縁層１ｂ上に貼着した後、これを熱硬化させ、しかる後、半田接合パッド３に対応する位置にレーザビームを照射し、硬化した樹脂フィルムを部分的に除去することによって半田接合パッド３を露出させる開口部４ａを有するように形成される。なお、耐半田樹脂層４の開口部４ａから露出した半田接合パッド３の表面には、その酸化腐食を防止するとともに半田バンプ５との接合を強固なものとするために２〜５μｍの厚みのニッケルめっき層と0.01〜0.03μｍの厚みの金めっき層を電解めっき法や無電解めっき法により順次被着させる。
【００２６】
次に、図２（ｂ）に示すように、耐半田樹脂層４の開口部４ａから露出した半田接合パッド３上に例えば、鉛−錫合金から成る半田めっき層21を被着させる。半田接合パッド３上に半田めっき層21を被着させるには、半田接続パッドおよび耐半田樹脂層が形成された絶縁基板１を、例えば、ホウフッ化第一錫130ｇ／ｌ、ホウフッ化第一鉛50ｇ／ｌ、ホウフッ化第一水素酸125ｇ／ｌ、ホウフッ化第一ホウ素25ｇ／ｌから成る温度が20〜30℃の半田めっき液中に１〜５分間程度浸漬すればよい。
【００２７】
このとき、半田めっき層21の高さを、耐半田樹脂層４の高さに対して−５μｍ〜＋15μｍの範囲としておくことが好ましい。半田めっき層21の高さが耐半田樹脂層４の高さに対して−５μｍより低い場合、半田めっき層21の上に後述する第二の半田ペースト22を印刷塗布するとともにそれを加熱して半田バンプ５を形成する際に、半田めっき層21と耐半田樹脂層４との間に形成される段差部により半田バンプ５の内部にフラックスが取り残されてボイドが発生しやすくなる傾向にあり、他方、＋15μｍより高い場合、半田ペースト22を印刷塗布する際に印刷マスクと絶縁基板１の間に隙間が生じて半田塗布量にばらつきが生じるという傾向にあるからである。
【００２８】
次に、図２（ｃ）に示すように、半田めっき層21の上に半田ペースト22を例えば従来周知のスクリーン印刷法を採用して30〜50μｍの厚みに塗布する。半田粉末としては、例えば粒径が５〜25μｍ程度の鉛−錫合金等の半田から成る球状の粉末が使用される。なお、半田ペースト22中のフラックス量が５質量％未満の場合、半田ペースト22にペーストとしての適度な粘度を付与することができずに半田ペースト22を半田めっき層21上に良好に塗布することが困難となる傾向にあり、他方、15質量％を超えると、後述するように半田ペースト22および半田めっき層21を加熱して半田ペースト22中のフラックスを気化除去するとともに半田ペースト22中の半田粉末および半田めっき層21を溶融させて半田バンプ５を形成する際に半田ペースト22中のフラックス量が多いので気化したフラックスが半田バンプ５内に取り残されて多量のボイドが発生しやすくなる傾向にある。したがって、半田ペースト22の中のフラックス量は5〜15質量％の範囲が好ましい。
【００２９】
次に図２（ｄ）に示すように、半田ペースト22および半田めっき層21を加熱して半田ペースト22中のフラックスを気化除去するとともに、半田ペースト22中の半田粉末および半田めっき層21を溶融させて半田接合パッド３上に半田バンプ５を形成する。このとき、半田接合パッド３上には予め半田めっき層21が被着されていることから、その半田めっき層21が溶融することにより半田接合パッド３と半田バンプ５とが良好に接合される。また、半田めっき層21により半田接合パッド３と半田バンプ５とが良好に接合されることから、半田ペースト22中に多量のフラックスを含有させる必要がなく半田ペースト22および半田めっき層21を加熱して半田ペースト22中のフラックスを気化除去するとともに半田ペースト22中の半田粉末および半田めっき層21を溶融させて半田バンプ５を形成する際に気化したフラックスが半田バンプ５内に取り残されにくく、ボイドの少ない半田バンプ５を形成することができる。
【００３０】
かくして、本発明により提供される半田バンプ付き配線基板によると、配線基板１の上面に電子部品をその電極が半田バンプ５に当接するようにして載置するとともに、半田バンプ５を溶融させて電子部品の電極と半田接合パッド３とを接合させることにより製品としての電子装置となる。
【００３１】
なお、本発明は、上述の実施形態の一例に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であれば種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法によれば、耐半田樹脂層の開口部内に露出した半田接合パッド上に半田めっき層を被着させ、次にその半田めっき層上に半田ペーストを印刷するとともに半田ペースト中の半田および半田めっき層を溶融させて半田接合パッド上に半田バンプを形成することから、半田接合パッド上に被着された半田めっき層が溶融することにより半田接合パッドと半田バンプとが良好に接合されるとともに、その上に塗布された半田ペーストによりボイドの少ない十分な高さの半田バンプを形成することができる。したがって、電子部品の電極と半田接合パッドとを半田バンプを介して強固に接合することが可能な半田バンプ付き配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法により製造される半田バンプ付き配線基板の実施形態の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法を説明するための工程毎の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基板
２・・・・・配線導体
３・・・・・半田接合パッド
４・・・・・耐半田樹脂層
４ａ・・・・耐半田樹脂層の開口部
５・・・・・半田バンプ
21・・・・・半田めっき層
22・・・・・半田ペースト
Claims (1)
- 配線導体を有する絶縁基板の表面に、前記配線導体に接続された複数の半田接合パッドおよび該半田接合パッドの中央部を露出させる開口部を有する耐半田樹脂層を形成する工程と、前記開口部内に露出した前記半田接合パッド上に半田めっき層を、前記耐半田樹脂層の高さに対して−５〜＋１５μｍの高さで被着させる工程と、該半田めっき層上にフラックス量が５〜１５質量％の半田ペーストを塗布する工程と、該半田ペースト中の半田および前記半田めっき層を加熱溶融させて前記半田接合パッド上に半田バンプを形成する工程とを行なうことを特徴とする半田バンプ付き配線基板の製造方法。
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