JP4514459B2 - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子等を搭載するために用いられる配線基板およびその製造方法に関する。

従来、半導体集積回路素子等の半導体素子を搭載するために用いられる配線基板は、例えばガラス−エポキシ板等から成る絶縁層やエポキシ樹脂等から成る絶縁層が複数層積層された絶縁基板の内部および表面に銅箔や銅めっき膜等の導体層から成る配線導体が配設されている。配線導体には半導体素子に接地電位を供給するための接地用の配線導体と、電源電位を供給するための電源用の配線導体と、半導体素子との間で信号の入出力を行なうための信号用の配線導体とがある。また、絶縁基板の上面中央部には半導体素子の電極が半田バンプを介して電気的に接続される接地用や電源用、信号用の第１の接続パッドが複数形成されているとともに、絶縁基板の下面外周部には外部電気回路基板の配線導体に半田ボールを介して電気的に接続される外部接続用の第２の接続パッドが形成されており、これらの第１の接続パッドおよび第２の接続パッドはそれぞれ対応する配線導体に電気的に接続されている。

さらに、近時の高集積化および高速化した半導体素子を搭載する配線基板においては、例えば絶縁基板の下面中央部に接地用の配線導体や電源用の配線導体に電気的に接続されたコンデンサ素子接続用の複数対の第３の接続パッドが形成されており、これらの第３の接続パッドにはセラミックチップコンデンサ等のコンデンサ素子が接地用の配線導体と電源用の配線導体との間に電気的に接続されるようにして半田を介して接続されている。このコンデンサ素子は、接地用の配線導体と電源用の配線導体との間に電気的に接続されることにより接地電位や電源電位の変動を抑制して半導体素子の誤動作を防止するためのデカップリングコンデンサとして機能する。

なお、このような配線基板においては、第１の接続パッドには半導体素子との電気的な接続を容易なものとするために半田バンプが予め溶着されている。

そして、半導体素子を第１の接続パッドに溶着させた半田バンプ上にその電極が当接するように載置するとともに、第１の接続パッドに溶着させた半田バンプを加熱溶融させることによって半導体素子が配線基板上に搭載されるとともに半導体素子の電極が第１の接続パッドに半田バンプを介して電気的に接続される。

また、第２の接続パッド上に半田ボールを載置するとともに半田ボールを加熱溶融させることによって、第２の接続パッド上に半田ボールが溶着され、この半田ボールを外部電気回路基板の配線導体上に接触させた状態で加熱溶融させることによって、配線基板が半田ボールを介して外部電気回路基板上に実装されるとともに、配線基板に搭載された半導体素子が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。

ところで、このようなコンデンサ素子付きの配線基板において、コンデンサ素子を第３の接続パッドに接続する半田としては、第１の接続パッドに溶着された半田バンプよりも融点の高い半田が使用されている。これは第１の接続パッドに半導体素子を接続する際に、コンデンサ素子を接続する半田を溶融させることなくコンデンサ素子をしっかりと固定した状態で半導体素子の電極と第１の接続パッドとを半田バンプを介して良好に接続させることを可能とするためである。また、このようなコンデンサ素子付きの配線基板において絶縁基板の下面中央部に設けた第３の接続パッドにコンデンサ素子を接続するとともに絶縁基板の上面に設けた第１の接続パッドに半田バンプを溶着させるには、絶縁基板をその下面側が上になるようにして印刷用のテーブルに載置した状態で絶縁基板の下面中央部に設けた第３の接続パッド上に半田ペーストを印刷し、次にその半田ペースト上にコンデンサ素子を載置するとともに半田ペースト中の半田を加熱溶融させてコンデンサ素子と第３の接続パッドとを半田を介して接続し、次にコンデンサ素子が接続された絶縁基板をコンデンサ素子が下になるようにして印刷用のテーブル上に載置した状態で第１の接続パッド上に半田バンプ用の半田ペーストを印刷した後、コンデンサ素子を接続する半田の融点より低い温度で半田ペースト中の半田を加熱溶融させて第１の接続パッドに半田バンプを形成する製造方法が採用されている。
特開２００２−２０４０４６号公報

ところで、このような従来のコンデンサ素子付きの配線基板の製造方法によれば、絶縁基板の下面中央部に設けた第３の接続パッドにコンデンサ素子を接続した後、絶縁基板の上面中央部に形成された第１の接続パッドに半田ペーストを印刷する際に、絶縁基板ががたついたりコンデンサ素子が印刷テーブルに接触して傷ついたり破壊されたりすることを防止するために、印刷用のテーブルの絶縁基板下面中央部に対応する位置にコンデンサ素子を収容可能な凹部を形成しておき、コンデンサ素子をテーブルから浮かした状態で印刷する方法が採用されている。

しかしながら、近時の配線基板への薄型化の要求に伴い、絶縁基板も厚みが０．５〜１ｍｍ程度と薄型化しており、そのため絶縁基板が外力により撓みやすいものとなってきている。そして、このように薄型化した絶縁基板に従来の製造方法を用いて絶縁基板の下面中央部にコンデンサ素子を接続するとともに絶縁基板の上面中央部に半田バンプを溶着すると、絶縁基板の上面中央部に形成された第１の接続パッドに半田ペーストを印刷する際に、印刷用のテーブルに設けられた凹部に対応する部位において絶縁基板が印刷の圧力によって撓んでしまい、そのため第１の接続パッドの全てに均一に半田ペーストを印刷することができず、得られる半田バンプの大きさに大きなばらつきが発生してしまう。その結果、得られる配線基板において、第１の接続パッドと半導体素子の電極とを半田バンプを介して良好に接続することが困難であるという問題があった。

また、特許文献１に示したような従来の配線基板においては、第２の接続パッドが剥き出しとなっているので、第１の接続パッドに半田バンプを溶着させる際や、第３の接続パッドに半田を介してコンデンサ素子を接続する際に第２の接続パッドの表面が酸化されやすく、第２の接続パッドの表面が酸化された場合、第２の接続パッドに半田ボールを溶着させる際に加熱溶融された半田ボールが第２の接続パッド上に良好に濡れず、その結果、第２の接続パッドと半田ボールとの接合が弱いものとなって、配線基板を外部電気回路基板に実装した後に、半導体素子が作動時に発生する熱や外部環境の温度変化に伴う熱が長期間にわたり繰り返し加えられた場合、熱により発生する応力により半田ボールが第２の接続パッドから外れて、配線基板に搭載された半導体素子と外部電気回路との電気的な接続を良好に保つことが困難であるという問題を有していた。

本発明は、かかる従来の問題に鑑み案出されたものであり、その目的は、外部接続用の第２の接続パッドに半田ボールを溶着させた際、第２の接続パッドと半田ボールとが強固に接合され、半田ボールを介して外部電気回路基板に実装された後、半導体素子が作動時に発生する熱や外部環境の温度変化による熱が長期間にわたり繰り返し加えられたとしても、半導体素子が半田ボールを介して外部電気回路に良好に電気的に接続される電気的接続信頼性の高い配線基板を提供することにある。また、半導体素子が電気的に接続される第１の接続パッドに溶着された半田バンプの大きさに大きなばらつきがなく、第１の接続パッドに半導体素子の電極を半田バンプを介して良好に接続することが可能なコンデンサ素子付きの配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板の上面に形成された、半導体素子を実装するための第１の接続パッドと、前記絶縁基板の下面に形成された、半田ボールを接合するための第２の接続パッドと、前記絶縁基板の下面に形成された、コンデンサ素子が電気的に接続された第３の接続パッドと、前記絶縁基板の下面に形成された、前記第２の接続パッドを露出させる第１の開口部および前記第３の接続パッドを露出させる第２の開口部を複数有する第１のソルダーレジスト層と、前記第１の接続パッドに溶着された半田バンプと、前記第２の接続パッドに溶着された、前記半田バンプよりも融点が高い、前記半田ボールの接合前に第２の接続パッドを保護するための半田保護層と、前記第３の接続パッドに前記半田保護層と同じ組成の半田接合層を介して電気的に接続された前記コンデンサ素子と、を備え、前記半田保護層及び前記半田接合層は、厚みが前記第１のソルダーレジスト層の厚みよりも薄く、前記第１のソルダーレジスト層は、前記第２の開口部間の厚みが残部の厚みよりも薄く、且つ、前記半田保護層上に前記第１の開口部による窪みが形成されていることを特徴とするものである。

さらに、本発明の配線基板は、好ましくは前記絶縁基板の上面に形成された、前記第１の接続パッドを露出させる第３の開口部を複数有する第２のソルダーレジスト層を更に備え、前記半田バンプは、厚みが前記第２のソルダーレジスト層の厚みよりも厚いことを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板の製造方法は、上面に半導体素子が電気的に接続される第１の接続パッドおよび下面に外部電気回路に電気的に接続される第２の接続パッドならびに下面にコンデンサ素子が電気的に接続される第３の接続パッドが形成されているとともに、下面に前記第２の接続パッドを露出させる第１の開口部および前記第３の接続パッドを露出させる第２の開口部を複数有するソルダーレジスト層が形成された絶縁基板の前記第１の接続パッドに半田バンプおよび前記第２の接続パッドに前記半田バンプよりも融点が高い半田層がそれぞれ溶着されており、前記第３の接続パッドに前記半田層と同じ組成の半田を介して前記コンデンサ素子が電気的に接続されており、前記ソルダーレジスト層は前記第２の開口部間の厚みが残部の厚みよりも薄い配線基板の製造方法であって、前記第１の接続パッドに前記半田バンプとなる第１の半田ペーストを印刷した後、該第１の半田ペースト中の半田粉末を加熱溶融させて前記第１の接続パッドに前記半田バンプを溶着する工程と、次に前記第２の接続パッドおよび前記第３の接続パッドに前記半田層および前記半田となる第２の半田ペーストを印刷した後、前記第３の接続パッド上の前記第２の半田ペースト上に前記コンデンサ素子を載置するとともに前記第２の半田ペースト中の半田粉末を加熱溶融させて前記第２の接続パッドに前記半田層を溶着するとともに前記第３の接続パッド上に前記コンデンサ素子を前記半田を介して接続する工程とを具備することを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板の製造方法は、好ましくは前記半田層および前記半田の厚みが前記ソルダーレジスト層の厚みよりも薄いことを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板の製造方法は、好ましくは前記第１の接続パッドに前記半田バンプを溶着した後に前記半田バンプの表面をフラックスにより被覆し、その後、前記第２の半田ペースト中の半田粉末を加熱溶融させることを特徴とするものである。

本発明の配線基板は、外部電気回路基板に半田ボールを介して電気的に接続される外部接続用の第２の接続パッドに半田層（半田保護層）が溶着されていることから、半田層により第２の接続パッドの酸化が有効に防止され、その結果、第２の接続パッドに半田ボールを接合させる際に第２の接続パッドと半田ボールとが強固に接合される。したがって、配線基板を外部電気回路基板に実装した後に、半導体素子が作動時に発生する熱や外部環境の温度変化に伴う熱が長期間にわたり繰り返し加えられたとしても、半田ボールが第２の接続パッドから外れることはなく、配線基板に搭載された半導体素子と外部電気回路との電気的な接続を良好に保つことができる。また、絶縁基板の下面に形成されたソルダーレジスト層（第１のソルダーレジスト層）はコンデンサ素子が電気的に接続される第３の接続パッドを露出させる第２の開口部間の厚みが残部の厚みよりも薄いことから、第２の開口部内に露出した第３の接続パッドにソルダーレジスト層よりも薄い半田（半田接合層）を介してコンデンサ素子を低背で接続可能である。

さらに、本発明の配線基板は、前記半田層の厚みが前記ソルダーレジスト層の厚みよりも薄い場合、前記半田層上にソルダーレジスト層の開口部による窪みが形成されるので、前記第２の接続パッドに半田ボールを接合させる際に半田ボールがソルダーレジストの開口部内の窪みに良好に位置決めされて、その接合が容易となる。

また、本発明の配線基板の製造方法は、絶縁基板の下面にコンデンサ素子を接続する前に、絶縁基板の上面の半導体素子が電気的に接続される第１の接続パッドに半田バンプ形成用の第１の半田ペーストを印刷することから、第１の半田ペーストを印刷する際に絶縁基板を撓ませることなく、第１の接続パッドの全てに第１の半田ペーストを均一に印刷することができ、その結果、第１の接続パッドに均一な大きさの半田バンプを有し、その半田バンプを介して第１の接続パッドに半導体素子の電極を良好に接続することが可能なコンデンサ素子付きの配線基板を提供することができる。さらに、絶縁基板の下面に外部接続用の第２の接続パッドを露出させる第１の開口部およびコンデンサ素子接続用の第３の接続パッドを露出させる第２の開口部を有するように形成されたソルダーレジスト層は、第２の開口部間の厚みが残部の厚みよりも薄いことから、第２の接続パッドおよびコンデンサ素子接続用の第３の接続パッドに第２のソルダーペーストを印刷した後、第３の接続パッドに印刷された第２の半田ペースト上にコンデンサ素子を載置する際に、第２の半田ペーストを前記残部のソルダーレジスト層の厚みよりも薄く印刷したとしても、第３の接続パッドに印刷された第２の半田ペースト上にコンデンサ素子を載置することができる。したがって、第２の接続パッドにソルダーレジスト層よりも薄い半田層を溶着することができるとともに第３の接続パッドにソルダーレジスト層よりも薄い半田を介してコンデンサ素子を低背で接続可能である。

また、本発明の配線基板の製造方法は、第２の半田ペースト中の半田粉末を加熱溶融させる際に、半田バンプの表面をフラックスにより被覆しておくと、第２の半田ペースト中の半田粉末を加熱溶融させる際における半田バンプの酸化および変形を有効に防止することができる。

次に、本発明のコンデンサ素子付きの配線基板およびその製造方法を添付の図面に基づき説明する。図１は、本発明のコンデンサ素子付きの配線基板を実施するための最良の形態の一例を示す断面図であり、図中、１は絶縁層１ａおよび絶縁層１ｂから成る絶縁基板、２ａ，２ｂ，２ｃはそれぞれ接地用，電源用，信号用の第１の接続パッド、３ａ，３ｂ，３ｃはそれぞれ接地用，電源用，信号用の第２の接続パッド、４ａ，４ｂ，４ｃはそれぞれ接地用，電源用，信号用の配線導体、５ａ，５ｂは第３の接続パッド、６は半田バンプ、７は半田層、８はコンデンサ素子、９は半田、１０はソルダーレジスト層である。

なお、本例では、ガラス織物に熱硬化性樹脂を含浸させて成る絶縁層１ａの上下面に熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂを２層ずつ積層して絶縁基板１を形成しており、最表層の絶縁層１ｂ上にソルダーレジスト層１０が形成されている。また、絶縁基板１の上面中央部にはそれぞれ半導体素子の電極が半田バンプ６を介して電気的に接続される接地用，電源用，信号用の第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃが形成されているとともに絶縁基板１の下面外周部にはそれぞれ外部電気回路基板に半田ボール１１を介して電気的に接続される接地用，電源用，信号用の第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃが形成されており、絶縁基板１の上面から下面にかけてはそれぞれ対応する第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃと第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃとを互いに電気的に接続する接地用，電源用，信号用の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃが形成されている。また、絶縁基板１の下面の中央部には接地用の配線導体４ａ，電源用の配線導体４ｂに電気的に接続された第３の接続パッド５ａ，５ｂが形成されている。そして、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃには半田バンプ６が溶着されており、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃには半田層７が溶着されている。さらに、第３の接続パッド５ａ，５ｂにはコンデンサ素子８が半田９を介して接続されている。

絶縁層１ａは、本例の配線基板の芯体となる部材であり、例えばガラス繊維束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り、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０．１〜１ｍｍ程度の複数の貫通孔１２を有している。そして、その上下面および各貫通孔１２の内面には配線導体４ａ，４ｂ，４ｃの一部が被着されており、上下面の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃが貫通孔１２を介して電気的に接続されている。

このような絶縁層１ａは、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁シートを熱硬化させた後、これに上面から下面にかけてドリル加工を施すことにより製作される。なお、絶縁層１ａ上下面の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃは、絶縁層１ａ用の絶縁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所定のパターンに形成される。また、貫通孔１２内面の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃは、絶縁層１ａに貫通孔１２を設けた後に、この貫通孔１２内面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形成される。

さらに、絶縁層１ａは、その貫通孔１２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１３が充填されている。樹脂柱１３は、貫通孔１２を塞ぐことにより貫通孔１２の直上および直下に配線導体４ａ，４ｂ，４ｃおよび各絶縁層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１２内にスクリーン印刷法により充填し、そ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１３を含む絶縁層１ａの上下面に絶縁層１ｂがそれぞれ２層ずつ積層されている。

絶縁層１ａの上下面に積層された各絶縁層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１４を有している。これらの各絶縁層１ｂは、配線導体４ａ，４ｂ，４ｃ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４ａ，４ｂ，４ｃと下層の配線導体４ａ，４ｂ，４ｃとを貫通孔１４を介して電気的に接続することにより高密度配線が立体的に形成可能となっている。このような各絶縁層１ｂは、厚みが２０〜６０μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂の絶縁フィルムを絶縁層１ａの上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザ加工により貫通孔１４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の表面および貫通孔１４内に被着された配線導体４ａ，４ｂ，４ｃ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１４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。

また、絶縁基板１の上面に形成された第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃならびに絶縁基板１の下面に形成された第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃおよび第３の接続パッド５ａ，５ｂは、厚みが３〜５０μｍ程度の銅めっき膜から成り、それぞれ対応する配線導体４ａ，４ｂ，４ｃに電気的に接続されている。そして、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃは半導体素子を接続するための端子として、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃは外部電気回路に接続するための端子として、第３の接続パッド５ａ，５ｂはコンデンサ素子８を接続するための端子としてそれぞれ機能する。このような第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃおよび第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃ，第３の接続パッド５ａ，５ｂは、絶縁層１ｂの表面に公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法により銅めっき膜を所定のパターンに被着させることにより形成される。なお、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃには半田バンプ６が溶着されており、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃには半田層７が溶着されている。また、第３の接続パッド５ａ，５ｂにはコンデンサ素子８が半田９を介して接続されている。

また、絶縁基板１の上面から下面にかけて配設された接地用，電源用，信号用の各配線導体４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞれ半導体素子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、接地用および電源用の配線導体４ａ，４ｂであれば、広面積の導体パターンを含んでおり、信号用の配線導体４ｃであれば、細い帯状の導体パターンを含んでいる。そして、接地用および電源用の配線導体４ａ，４ｂは、半導体素子に接地電位や電源電位を供給するための導体として機能するとともに信号用の配線導体４ｃを電磁的に遮蔽するシールドとしても機能し、信号用の配線導体４ｃは、半導体素子に信号の出し入れを行なうための導体として機能する。また、例えば接地用の配線導体４ａや電源用の配線導体４ｂと信号用の配線導体４ｃとが絶縁層１ｂを挟んで対向することにより信号用の配線導体４ｃに所定の特性インピーダンスが付与される。

第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃの表面に溶着された半田バンプ６は、例えば鉛−錫合金から成り、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃと半導体素子とを接続するための接続部材として機能する。そして、半導体素子の電極を半田バンプ６に接触させた状態で半田バンプ６を溶融させることにより第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃと半導体素子の電極とが半田バンプ６を介して電気的に接続されることとなる。このように半田バンプ６を第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃに予め溶着させておくことにより第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃへの半導体素子の接続の作業性が極めて良好なものとなる。

また、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃに溶着された半田層７は、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃの酸化を防止するとともに第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃに半田ボール１１を接合させる際にその接合を容易かつ強固とするための下地金属として機能し、半田バンプ６よりも融点の高い錫−銀−銅合金から成る。そして、半田ボール１１を半田層７に接触させた状態で半田ボール１１を加熱溶融させることにより、半田ボール１１が第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃに接合される。このとき、本発明の配線基板によれば、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃに半田層７が溶着されていることから、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃに半田ボール１１を接合させる際に半田層７により第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃの酸化が有効に防止され、その結果、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃと半田ボール１１とが強固に接合される。したがって、配線基板を外部電気回路基板に実装した後に、半導体素子が作動時に発生する熱や外部環境の温度変化に伴う熱が長期間にわたり繰り返し加えられたとしても、半田ボール１１が第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃから外れることはなく、配線基板に搭載された半導体素子と外部電気回路との電気的な接続を良好に保つことができる。

また、第３の接続パッド５ａ，５ｂに半田９を介して接続されたコンデンサ素子８は、一般的にはセラミックチップコンデンサであり、その両端に一対の電極を有している。このコンデンサ素子８は、いわゆるデカップリングコンデンサとして機能し、一方の電極が接地用の第３の接続パッド５ａに接続されており、他方の電極が電源用の第３の接続パッド５ｂに接続されている。そして、第３の接続パッド５ａ，５ｂを介して接地用の配線導体４ａや電源用の配線導体４ｂに電荷を供給することによって接地および電源電位の変動を抑えることが可能となっている。なお、コンデンサ素子８を第３の接続パッド５ａ，５ｂに接続している半田９は半田層７と同一組成の半田から成り、半田バンプ６よりも融点が高い。このようにコンデンサ素子８を第３の接続パッド５ａ，５ｂに接続している半田９の融点が半田バンプ６の融点よりも高いことから、半導体素子を第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃに半田バンプ６を介して接続する際に、半田バンプ６の融点以上でかつ半田９の融点未満の温度に加熱して半田バンプ６のみを溶融させることによりコンデンサ素子８を第３の接続パッド５ａ，５ｂにしっかりと固定した状態で半導体素子を接続することが可能となる。

また、最表層の絶縁層１ｂの上に積層されたソルダーレジスト層１０は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカやタルク等のフィラーを含有させて成り、上面側のソルダーレジスト層１０であれば、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃの中央部を露出させる開口部を有しているとともに半田バンプ６よりも薄い厚みである。また、下面側のソルダーレジスト層１０であれば、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃを露出させる第１の開口部１０ａおよび第３の接続パッド５ａ，５ｂを露出させる第２の開口部１０ｂを有しているとともに半田層７および半田９の厚みよりも厚く、さらに第２の開口部１０ｂ間の厚みが残部よりも薄い。

これらのソルダーレジスト層１０は、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃ同士や第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃ同士および第３の接続パッド５ａ，５ｂ同士の電気的な絶縁信頼性を高めるとともに、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃや第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃおよび第３の接続パッド５ａ，５ｂの絶縁層１ｂへの接合強度を大きなものとする作用をなす。

なお、ソルダーレジスト層１０の厚みが半田バンプ６よりも低い厚みであることにより、半導体素子を第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃに半田バンプ６を介して電気的に接続する際に、半導体素子の電極と半田バンプ６とが良好に接触することができるので、半田バンプ６を介した半導体素子と第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃとの電気的な接続が容易となる。

また、半田層７の厚みがソルダーレジスト層１０の厚みよりも薄いことにより、半田層７上にソルダーレジスト層１０の開口部による窪みが形成されるので、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃ上に半田ボール１１を接合させる際に半田ボール１１がソルダーレジスト層１０の開口部内の窪みに良好に位置決めされて、半田ボール１１と第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃとの接合が容易となる。

さらに、ソルダーレジスト層１０は、第２の開口部１０ｂ間が残部よりも薄くなっていることから、第２の開口部１０ｂ内に露出した第３の接続パッド５ａ，５ｂにソルダーレジスト層１０よりも薄い半田９を介してコンデンサ素子８を低背で接続可能である。

このようなソルダーレジスト層１０は、その厚みが１０〜５０μｍ程度であり、感光性を有するソルダーレジスト層１０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第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃや第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃおよび第３の接続パッド５ａ，５ｂを露出させる開口部を形成した後、これを熱硬化させることによって形成される。あるいは、ソルダーレジスト層１０用の未硬化の樹脂フィルムを最表層の樹脂層１ｂ上に貼着した後、これを熱硬化させ、しかる後、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃや第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃおよび第３の接続パッド５ａ，５ｂに対応する位置にレーザ光を照射し、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第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃや第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃおよび第３の接続パッド５ａ，５ｂを露出させる開口部を有するように形成される。なお、下面側のソルダーレジスト層１０は２層構造とすることにより開口部１０ｂ間を残部よりも薄くすることができる。

次に、上述のコンデンサ素子付きの配線基板を本発明の製造方法に従って製造する場合の例を説明する。

まず、上述したように上面に半導体素子が電気的に接続される第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃならびに下面に外部電気回路に電気的に接続される第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃおよび下面に第３の接続パッド５ａ，５ｂが形成されているとともに、下面に第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃを露出させる第１の開口部１０ａおよび第３の接続パッド５ａ，５ｂを露出させる第２の開口部１０ｂを複数有するとともに第２の開口部１０ｂの間の厚みが残部の厚みよりも薄いソルダーレジスト層１０が積層されている絶縁基板１を準備する。

次に、図２（ａ）に示すように、絶縁基板１の上面に形成された第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃに半田バンプ６用の半田ペースト２１を印刷塗布する。このとき、絶縁基板１の下面にはコンデンサ素子８が接続されていないので、絶縁基板１にがたつきや撓みを発生させることなく、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃの全てに第１の半田ペースト２１を均一に印刷することができる。これらの半田ペースト２１の印刷は、メタルマスクを用いたスクリーン印刷により行なわれる。なお、第１の半田ペースト２１の粘度が１６０Ｐａ・ｓ未満であると、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃ上に十分な厚みの第１の半田ペースト２１を印刷することが困難となり、他方、４５０Ｐａ・ｓを超えると、第１の半田ペースト２１を印刷する際にメタルマスクからのペーストの抜けが悪くなり、均一な量の第１の半田ペースト２１を印刷するのが困難となる傾向にある。したがって、第１の半田ペースト２１の粘度は１６０〜４５０Ｐａ・ｓであることが好ましい。

次に、図２（ｂ）に示すように、第１の半田ペースト２１中の半田粉末を加熱し溶融させて第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃに半田バンプ６を溶着する。このとき、第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃの全てに第１の半田ペースト２１が均一に印刷されていることから、均一な大きさの半田バンプ６を形成することができる。

次に、図２（ｃ）に示すように、半田バンプ６の表面をフラックス３１で被覆する。このように半田バンプ６の表面をフラックス３１で被覆しておくことによって、後述するように第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃに半田層７を溶着するとともに第３の接続パッド５ａ，５ｂにコンデンサ素子８を半田９を介して接続する際に、半田バンプ６が熱により酸化および変形するのを有効に防止することができる。なお、半田バンプ６の表面をフラックス３１で被覆するには、半田バンプ６を溶着した際に付着したフラックスを一旦除去した後、新たに絶縁基板１の上面中央部にペースト状のフラックス３１をスクリーン印刷により半田バンプ６を覆うように印刷すればよい。フラックス３１を新たに印刷するのは、活性の高いフラックスにより半田バンプ６を覆った方が半田バンプ６の熱による酸化および変形を防止する効果が高いためである。なお、半田バンプ６の酸化や変形を考慮する必要がない場合には、半田バンプ６の表面をフラックス３１で被覆することは必ずしも必要ではない。

次に、図２（ｄ）に示すように、絶縁基板１を上下逆さまにするとともに第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃ上および第３の接続パッド５ａ，５ｂ上に、半田バンプ６よりも融点の高い半田粉末を含有する第２の半田ペースト２２を、メタルマスクを用いたスクリーン印刷により印刷した後、第３の接続パッド５ａ，５ｂ上に印刷された第２の半田ペースト２２の上にコンデンサ素子８を載置する。このとき、ソルダーレジスト層１０は、第２の開口部１０ｂ間の厚みが残部の厚みよりも薄いことから、第２の半田ペースト２２をソルダーレジスト層１０の厚みよりも薄く印刷したとしても、第３の接続パッド５ａ，５ｂに印刷された第２の半田ペースト２２上にコンデンサ素子８を載置することができる。

なお、第２の半田ペースト２２の粘度が１６０Ｐａ・ｓ未満であると、第３の接続パッド５ａ，５ｂ上に十分な厚みの第２の半田ペースト２２を印刷することが困難となり、他方、４５０Ｐａ・ｓを超えると、第２の半田ペースト２２を印刷する際にメタルマスクからのペーストの抜けが悪くなり、均一な量の第２の半田ペースト２２を印刷するのが困難となる傾向にある。したがって、第２の半田ペースト２２の粘度は１６０〜４５０Ｐａ・ｓであることが好ましい。

ところで、第２の半田ペースト２２の印刷に用いる印刷用のテーブルには、半田バンプ６が形成された絶縁基板１の中央部に対応する位置に半田バンプ６を収容可能な凹部を設けておく。それにより絶縁基板１の中央部が印刷用のテーブルから浮いた状態で印刷されるので印刷時に絶縁基板１が撓むが、印刷された第２の半田ペースト２２の印刷量に絶縁基板１の撓みに起因するばらつきがあったとしても、コンデンサ素子８は小さく、かつ電極が少ないので、第２の半田ペースト２２上に問題なく載置することができる。

次に、図２（ｅ）に示すように、第２の半田ペースト２２中の半田粉末を加熱溶融させて第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃに半田層７を溶着するとともに、コンデンサ素子８を第３の接続パッド５ａ，５ｂに半田９を介して電気的に接続する。このとき、絶縁基板１下面のソルダーレジスト層１０は、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃを露出させる第１の開口部１０ａと第３の接続パッド５ａ，５ｂを露出させる第２の開口部１０ｂとが形成されているとともに第２の開口部１０ｂ間の厚みが残部よりも薄いことから、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃにソルダーレジスト層１０よりも薄い半田層７を溶着することができるとともに第３の接続パッド５ａ，５ｂにソルダーレジスト層１０よりも薄い半田９を介してコンデンサ素子８を低背で接続可能である。またこのとき、半田バンプ６の表面がフラックス３１で被覆されていると、第２の半田ペースト２２中の半田粉末を溶融させる際に半田バンプ６に熱が加えられても、半田バンプ６はその表面がフラックス３１で保護されていることから、半田バンプ６が熱により酸化および変形することを有効に防止することができる。

そして、最後に、残存するフラックス３１を除去することによって均一な大きさの半田バンプ６を有するコンデンサ素子付きの配線基板が完成する。

かくして、本発明の配線基板の製造方法によれば、均一な大きさの半田バンプ６を有し、その半田バンプ６を介して第１の接続パッド２ａ，２ｂ，２ｃに半導体素子の電極を良好に接続することが可能であるとともに、第２の接続パッド３ａ，３ｂ，３ｃに半田ボール１１を強固に接合させることが可能な低背のコンデンサ素子付きの配線基板を提供することができる。

なお、本発明は上述の実施の形態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は可能であることはいうまでもない。

本発明の配線基板を実施するための最良の形態例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は本発明の配線基板の製造方法を実施するための最良の形態例を説明するための工程毎の断面図である。

符号の説明

１：絶縁基板
２ａ，２ｂ，２ｃ：第１の接続パッド
３ａ，３ｂ，３ｃ：第２の接続パッド
５ａ，５ｂ：第３の接続パッド
６：半田バンプ
７：半田層
８：コンデンサ素子
９：半田
１０：ソルダーレジスト層
１０ａ：第１の開口部
１０ｂ：第２の開口部
２１：第１の半田ペースト
２２：第２の半田ペースト
３１：フラックス

Claims (5)

1. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板の上面に形成された、半導体素子を実装するための第１の接続パッドと、
   前記絶縁基板の下面に形成された、半田ボールを接合するための第２の接続パッドと、
   前記絶縁基板の下面に形成された、コンデンサ素子が電気的に接続された第３の接続パッドと、
   前記絶縁基板の下面に形成された、前記第２の接続パッドを露出させる第１の開口部および前記第３の接続パッドを露出させる第２の開口部を複数有する第１のソルダーレジスト層と、
   前記第１の接続パッドに溶着された半田バンプと、
   前記第２の接続パッドに溶着された、前記半田バンプよりも融点が高い、前記半田ボールの接合前に第２の接続パッドを保護するための半田保護層と、
   前記第３の接続パッドに前記半田保護層と同じ組成の半田接合層を介して電気的に接続された前記コンデンサ素子と、
   を備え、
   前記半田保護層及び前記半田接合層は、厚みが前記第１のソルダーレジスト層の厚みよりも薄く、
   前記第１のソルダーレジスト層は、前記第２の開口部間の厚みが残部の厚みよりも薄く、且つ、前記半田保護層上に前記第１の開口部による窪みが形成されていることを特徴とする配線基板。
2. 前記絶縁基板の上面に形成された、前記第１の接続パッドを露出させる第３の開口部を複数有する第２のソルダーレジスト層を更に備え、
   前記半田バンプは、厚みが前記第２のソルダーレジスト層の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 上面に半導体素子が電気的に接続される第１の接続パッドおよび下面に外部電気回路に電気的に接続される第２の接続パッドならびに下面にコンデンサ素子が電気的に接続される第３の接続パッドが形成されているとともに、下面に前記第２の接続パッドを露出させる第１の開口部および前記第３の接続パッドを露出させる第２の開口部を複数有するソルダーレジスト層が形成された絶縁基板の前記第１の接続パッドに半田バンプおよび前記第２の接続パッドに前記半田バンプよりも融点が高い半田層がそれぞれ溶着されており、前記第３の接続パッドに前記半田層と同じ組成の半田を介して前記コンデンサ素子が電気的に接続されており、前記ソルダーレジスト層は前記第２の開口部間の厚みが残部の厚みよりも薄い配線基板の製造方法であって、前記第１の接続パッドに前記半田バンプとなる第１の半田ペーストを印刷した後、該第１の半田ペースト中の半田粉末を加熱溶融させて前記第１の接続パッドに前記半田バンプを溶着する工程と、次に前記第２の接続パッドおよび前記第３の接続パッドに前記半田層および前記半田となる第２の半田ペーストを印刷した後、前記第３の接続パッド上の前記第２の半田ペースト上に前記コンデンサ素子を載置するとともに前記第２の半田ペースト中の半田粉末を加熱溶融させて前記第２の接続パッドに前記半田層を溶着するとともに前記第３の接続パッド上に前記コンデンサ素子を前記半田を介して接続する工程とを具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
4. 前記半田層および前記半田の厚みが前記ソルダーレジスト層の厚みよりも薄いことを特徴とする請求項３記載の配線基板の製造方法。
5. 前記第１の接続パッドに前記半田バンプを溶着した後に前記半田バンプの表面をフラックスにより被覆し、その後前記第２の半田ペースト中の半田粉末を加熱溶融させることを特徴とする請求項３または請求項４記載の配線基板の製造方法。
   

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