JP4679587B2 - プリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Description
この発明は、プリント配線板の製造方法に係り、特に、ＩＣチップ実装用のパッケージ基板に好適に用い得るプリント配線板の製造方法に関する。
パッケージ基板とＩＣチップとの電気接続のために半田バンプが用いられている。半田バンプは、以下の工程により形成されている。
（１）パッケージ基板に形成された接続パッドにフラックスを印刷する工程。
（２）フラックスの印刷された接続パッドに、半田ボールを搭載する工程。
（３）リフローを行い半田ボールから半田バンプを形成する工程。
パッケージ基板に半田バンプを形成した後、半田バンプ上にＩＣチップを載置し、リフローにより半田バンプとＩＣチップのパッド（端子）とを接続することで、パッケージ基板にＩＣチップを実装している。上述した半田ボールを接続パッドに搭載する工程では、例えば、特許文献１に示されているボール整列用マスクとスキージを併用する印刷技術が用いられている。
特開２００１−２６７７３１号
（１）パッケージ基板に形成された接続パッドにフラックスを印刷する工程。
（２）フラックスの印刷された接続パッドに、半田ボールを搭載する工程。
（３）リフローを行い半田ボールから半田バンプを形成する工程。
パッケージ基板に半田バンプを形成した後、半田バンプ上にＩＣチップを載置し、リフローにより半田バンプとＩＣチップのパッド（端子）とを接続することで、パッケージ基板にＩＣチップを実装している。上述した半田ボールを接続パッドに搭載する工程では、例えば、特許文献１に示されているボール整列用マスクとスキージを併用する印刷技術が用いられている。
しかしながら、小径の半田ボールは砂粒よりも小さくなり、特許文献１でのボール整列用マスクとスキージを併用する方法では、スキージで半田ボールが変形して、半田バンプの高さのばらつきがでて品質が低下しする。即ち、半田ボールが小径化すると、表面積に対する重量比が小さくなり、分子間力による半田ボールの吸着現象が生じる。従来技術では、凝集しやすい半田ボールをスキージを接触させて送るため、半田ボールを傷つけ一部に欠けが生じる。半田ボールの一部が欠けると、各接続パッド上で半田バンプの体積が異なるようになるので、上述したように半田バンプの高さにばらつきが生じる。
本発明の目的の１つは、ソルダーレジストの開口径の異なる接続パッド（ソルダーレジスト層から露出している大きさが異なる導体回路）にバンプを略同じ高さに形成することができるプリント配線板の製造方法を提供することにある。
本願発明の好適な態様では、大径用マスクは、ソルダーレジスト層の小径の開口に対応する小径開口部を備える。このため、大径用マスクを位置合わせする際に、既にソルダーレジスト層の小径の開口に搭載した小径の低融点金属球と大径用マスクとの干渉を、該小径開口部で回避することができる。これにより、当該大径用マスクをソルダーレジスト層に近接させて位置決めでき、適正に大径の低融点金属球を大径の開口へ搭載することが可能になり、小径、大径バンプの位置ズレ、欠落を防ぐことができる。
本願発明の好適な態様では、小径用マスクを用い、ソルダーレジスト層の小径の開口に小径の低融点金属球を搭載する。そして、リフローを行い小径の低融点金属球から小径バンプを形成した後、大径用マスクを用い、ソルダーレジスト層の大径の開口に大径の低融点金属球を搭載する。そして、リフローを行い、大径の低融点金属球から大径バンプを形成する。ここで、ソルダーレジスト層の小径の開口に搭載された小径の低融点金属球から小径バンプを、ソルダーレジスト層の大径の開口に搭載された大径の低融点金属球から大径バンプを形成するので、口径の異なる小径バンプと大径バンプとを略同じ高さで形成することができる。このため、小径バンプと大径バンプを介してプリント配線板の接続パッドとＩＣチップの電極とを接続する際に、ＩＣチップとプリント配線板との接続信頼性を確保することが可能となる。また、リフローを行い小径の低融点金属球を一旦溶融した後、大径用マスクを用いる。一旦溶融した低融点金属は、大径マスクが触れても位置がずれしないので、大径マスクをソルダーレジスト層に近接させて位置決めでき、適正に大径の低融点金属球を大径の開口へ搭載することが可能になり、小径、大径バンプの位置ズレ、欠落を防ぐことができる。
請求項１では、小径用マスクの上方に筒部材を位置させ、該筒部材の開口部から空気を吸引することで小径の低融点金属球を集合させ、筒部材を水平方向に移動させることで、集合させた小径の低融点金属球を移動させ、小径用マスクの小径開口部を介して、小径の低融点金属球をソルダーレジスト層の小径の開口へ落下させる。このため、微細な小径の低融点金属球を確実にソルダーレジスト層の全ての小径の開口に搭載させることができる。また、小径の低融点金属球を非接触で移動させるため、スキージを用いる場合とは異なり、小径の低融点金属球に傷を付けることなく小径の開口に搭載でき、バンプの高さを均一にすることができる。更に、ビルドアップ多層配線板の様に、表面に起伏の多いプリント配線板でも小径の低融点金属球を小径の開口に適切に載置させることができる。
請求項２、３では、大径用マスクの上方に筒部材を位置させ、該筒部材の開口部から空気を吸引することで大径の低融点金属球を集合させ、筒部材を水平方向に移動させることで、集合させた大径の低融点金属球を移動させ、大径用マスクの大径開口部を介して、大径の低融点金属球をソルダーレジスト層の大径の開口へ落下させる。このため、微細な大径の低融点金属球を確実にソルダーレジスト層の全ての大径の開口に搭載させることができる。また、大径の低融点金属球を非接触で移動させるため、スキージを用いる場合とは異なり、大径の低融点金属球に傷を付けることなく大径の開口に搭載でき、バンプの高さを均一にすることができる。更に、ビルドアップ多層配線板の様に、表面に起伏の多いプリント配線板でも大径の低融点金属球を大径の開口に適切に載置させることができる。
[第１実施例]
[半田ボール搭載装置]
多層プリント配線板の接続パッド上に微少（直径２００μｍΦ未満）な半田ボール７７Ｍを搭載する半田ボール搭載装置について、図１３を参照して説明する。
図１３（Ａ）は、本発明の一実施例に係る半田ボール搭載装置の構成を示す構成図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の半田ボール搭載装置を矢印Ｂ側から見た矢視図である。
[半田ボール搭載装置]
多層プリント配線板の接続パッド上に微少（直径２００μｍΦ未満）な半田ボール７７Ｍを搭載する半田ボール搭載装置について、図１３を参照して説明する。
図１３（Ａ）は、本発明の一実施例に係る半田ボール搭載装置の構成を示す構成図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の半田ボール搭載装置を矢印Ｂ側から見た矢視図である。
半田ボール搭載装置１００は、多層プリント配線板１０を位置決め保持するＸＹθ吸引テーブル１１４と、該ＸＹθ吸引テーブル１１４を昇降する上下移動軸１１２と、多層プリント配線板の接続パッドに対応する開口を備えるボール整列用マスク１６と、ボール整列用マスク１６上を移動する半田ボールを誘導する搭載筒（筒部材）１２４と、搭載筒１２４に負圧を与える吸引ボックス１２６と、余剰の半田ボールを回収するための吸着ボール除去筒１６１と、該吸着ボール除去筒１６１に負圧を与える吸引ボックス１６６と、回収した半田ボールを保持する吸着ボール除去吸引装置１６８と、ボール整列用マスク１６をクランプするマスククランプ１４４と、搭載筒１２４及び吸着ボール除去筒１６１をＸ方向へ送るＸ方向移動軸１４０と、Ｘ方向移動軸１４０を支持する移動軸支持ガイド１４２と、多層プリント配線板１０を撮像するためのアライメントカメラ１４６と、搭載筒１２４下にある半田ボールの残量を検出する残量検出センサ１１８と、残量検出センサ１１８により検出された残量に基づき半田ボールを搭載筒１２４側へ供給する半田ボール供給装置１２２と、を備える。
次に、本発明の第１実施例に係る多層プリント配線板１０の構成について、図１〜図１１を参照して説明する。図１０は、該多層プリント配線板１０の断面図を、図１１は、図１０に示す多層プリント配線板１０にＩＣチップ９０を取り付け、ドータボード９４へ載置した状態を示している。図１０に示すように、多層プリント配線板１０では、コア基板３０の表面に導体回路３４が形成されている。コア基板３０の表面と裏面とはスルーホール３６を介して接続されている。コア基板３０上に、バイアホール６０及び導体回路５８の形成された層間樹脂絶縁層５０と、バイアホール１６０及び導体回路１５８の形成された層間樹脂絶縁層１５０とが配設されている。該バイアホール１６０及び導体回路１５８の上層にはソルダーレジスト層７０が形成されている。ソルダーレジスト層７０には、大径（Ｄ１＝１０５μｍΦ）の開口７１Ｐと、小径（Ｄ２＝８０μｍΦ）の開口７１Ｓとが形成され、大径開口７１Ｐには電源用、アース用の大径の半田バンプ７８Ｐが配置され、小径開口７１Ｓには、信号用の小径の半田バンプ７８Ｓが設けられている。大径半田バンプ７８Ｐの高さＨ１は３０μｍ程度に、小径半田バンプ７８Ｓの高さＨ２は同じく３０μｍ程度に設定されている。電源用、アース用の大径半田バンプ７８Ｐは、配線距離が短くなるように多層プリント配線板の中央寄りに多く配置され、信号用の小径半田バンプ７８Ｓは、相対的に外寄りに配置される。多層プリント配線板の下面側には、該ソルダーレジスト層７０の開口７１を介して半田バンプ７８Ｄが形成されている。なお、図１０では、ソルダーレジストの開口は導体回路１５８の一部を露出するよう形成されているが、バイアホール１６０のみ、或いは、バイアホール１６０と導体回路１５８の一部を含むように開口を形成してもよい。
ＩＣの高集積化に伴い、パッケージ基板の信号線用の半田バンプは更に小径化、狭ピッチ化が求められている。反対に、ＩＣチップの瞬間的な消費電力の増大に対応し得るように、パッケージ基板の電源線、アース線用の半田バンプは、極端な小径化が望まれない。即ち、半田合金から成る半田バンプを小径化すると抵抗値が高くなり、瞬間的に消費電力が増大した際に電圧降下が生じて、ＩＣチップでの誤動作の原因となる。この相反する要求への対応法として、信号線用の半田バンプは小径化し、電源・アース用の半田バンプは小径化しない２種類の径の半田バンプを用いるのが望ましい。
図１１中に示すように、多層プリント配線板１０の上面側の電源用、アース用大径半田バンプ７８Ｐは、ＩＣチップ９０の電源用、アース用電極９２Ｐへ接続され、信号用小径半田バンプ７８Ｓは、信号用電極９２Ｓに接続される。一方、下面側の半田バンプ７８Ｄは、ドータボード９４のランド９６へ接続されている。
引き続き、図１０を参照して上述した多層プリント配線板１０の製造方法について図１〜図６を参照して説明する。
（１）厚さ０．２〜０．８ｍｍのガラスエポキシ樹脂またはＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂からなる絶縁性基板３０の両面に５〜２５０μｍの銅箔３２がラミネートされている銅張積層板３０Ａを出発材料とした（図１（Ａ））。まず、この銅張積層板をドリル削孔して通孔３３を穿設し（図１（Ｂ））、無電解めっき処理および電解めっき処理を施し、スルーホール３６の側壁導体層３６ｂを形成した（図１（Ｃ））。
（１）厚さ０．２〜０．８ｍｍのガラスエポキシ樹脂またはＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂からなる絶縁性基板３０の両面に５〜２５０μｍの銅箔３２がラミネートされている銅張積層板３０Ａを出発材料とした（図１（Ａ））。まず、この銅張積層板をドリル削孔して通孔３３を穿設し（図１（Ｂ））、無電解めっき処理および電解めっき処理を施し、スルーホール３６の側壁導体層３６ｂを形成した（図１（Ｃ））。
（２）スルーホール３６を形成した基板３０を水洗いし、乾燥した後、ＮａＯＨ（１０ｇ／ｌ）、ＮａＣｌＯ2 （４０ｇ／ｌ）、Ｎａ3 ＰＯ4 （６ｇ／ｌ）を含む水溶液を黒化浴（酸化浴）とする黒化処理、および、ＮａＯＨ（１０ｇ／ｌ）、ＮａＢＨ4 （６ｇ／ｌ）を含む水溶液を還元浴とする還元処理を行い、スルーホール３６の側壁導体層３６ｂ及び表面に粗化面３６αを形成する（図１（Ｄ））。
（３）次に、平均粒径１０μｍの銅粒子を含む充填剤３７（タツタ電線製の非導電性穴埋め銅ペースト、商品名：ＤＤペースト）を、スルーホール３６へスクリーン印刷によって充填し、乾燥、硬化させる（図２（Ａ））。これは、スルーホール部分に開口を設けたマスクを載置した基板上に、印刷法にて塗布することによりスルーホールに充填させ、充填後、乾燥、硬化させる。
引き続き、スルーホール３６からはみ出した充填剤３７を、＃６００のベルト研磨紙（三共理化学製）を用いたベルトサンダー研磨により除去し、さらにこのベルトサンダー研磨による傷を取り除くためのバフ研磨を行い、基板３０の表面を平坦化する（図２（Ｂ）参照）。このようにして、スルーホール３６の側壁導体層３６ｂと樹脂充填剤３７とが粗化層３６αを介して強固に密着した基板３０を得る。
（４）前記（３）で平坦化した基板３０表面に、パラジウム触媒（アトテック製）を付与し、無電解銅めっきを施すことにより、厚さ０．６μｍの無電解銅めっき膜２３を形成する（図２（Ｃ）参照）。
（５）ついで、以下の条件で電解銅めっきを施し、厚さ１５μｍの電解銅めっき膜２４を形成し、導体回路３４となる部分の厚付け、およびスルーホール３６に充填された充填剤３７を覆う蓋めっき層（スルーホールランド）となる部分を形成する（図２（Ｄ））。
〔電解めっき水溶液〕
硫酸 １８０ ｇ／ｌ
硫酸銅 ８０ ｇ／ｌ
添加剤（アトテックジャパン製、商品名：カパラシドＧＬ）
１ ｍｌ／ｌ
〔電解めっき条件〕
電流密度 １Ａ／ｄｍ２
時間 ７０分
温度 室温
〔電解めっき水溶液〕
硫酸 １８０ ｇ／ｌ
硫酸銅 ８０ ｇ／ｌ
添加剤（アトテックジャパン製、商品名：カパラシドＧＬ）
１ ｍｌ／ｌ
〔電解めっき条件〕
電流密度 １Ａ／ｄｍ２
時間 ７０分
温度 室温
（６）導体回路および蓋めっき層となる部分を形成した基板３０の両面に、市販の感光性ドライフィルムを張り付け、マスクを載置して、１００ｍＪ／ｃｍ２ で露光、０．８％炭酸ナトリウムで現像処理し、厚さ１５μｍのエッチングレジスト２５を形成する（図２（Ｅ）参照）。
（７）そして、エッチングレジスト２５を形成してない部分のめっき膜２３，２４と銅箔３２を、塩化第２銅を主成分とするエッチング液にて溶解除去し、さらに、エッチングレジスト２５を５％ＫＯＨで剥離除去して、独立した導体回路３４、および、充填剤３７を覆う蓋めっき層３６ａを形成する（図３（Ａ）参照）。
（８）次に、導体回路３４および充填剤３７を覆う蓋めっき層３６ａの表面にＣｕ−Ｎｉ−Ｐ合金からなる厚さ２．５μｍの粗化層（凹凸層）３４βを形成し、さらにこの粗化層３４βの表面に厚さ０．３μｍのＳｎ層を形成した（図３（Ｂ）参照、但し、Ｓｎ層については図示しない）。
（９）基板の両面に、基板より少し大きめの層間樹脂絶縁層用樹脂フィルム（味の素社製：商品名；ＡＢＦ−４５ＳＨ）５０γを基板上に載置し、圧力０．４５ＭＰａ、温度８０℃、圧着時間１０秒の条件で仮圧着して裁断した後、さらに、以下の方法により真空ラミネーター装置を用いて貼り付けることにより層間樹脂絶縁層５０を形成した（図３（Ｃ））。すなわち、層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを基板上に、真空度６７Ｐａ、圧力０．４７ＭＰａ、温度８５℃、圧着時間６０秒の条件で本圧着し、その後、１７０℃で４０分間熱硬化させた。
（１０）次に、波長１０．４μｍのＣＯ2 ガスレーザにて、ビーム径４．０ｍｍ、トップハットモード、パルス幅３〜３０μ秒、マスクの貫通孔の径１．０〜５．０ｍｍ、１〜３ショットの条件で層間樹脂絶縁層５０にバイアホール用開口５１を形成した（図３（Ｄ））。
（１１）バイアホール用開口５１を形成した基板を、６０ｇ／ｌの過マンガン酸を含む８０℃の溶液に１０分間浸漬し、層間樹脂絶縁層５０の表面に存在する粒子を除去することにより、バイアホール用開口５１の内壁を含む層間樹脂絶縁層５０の表面に粗化面５０αを形成した（図４（Ａ））。
（１２）次に、上記処理を終えた基板を、中和溶液（シプレイ社製）に浸漬してから水洗いした。
さらに、粗面化処理（粗化深さ３μｍ）した該基板の表面に、パラジウム触媒を付与することにより、層間樹脂絶縁層の表面およびバイアホール用開口の内壁面に触媒核を付着させた。すなわち、上記基板を塩化パラジウム（ＰｂＣｌ2 ）と塩化第一スズ（ＳｎＣｌ2 ）とを含む触媒液中に浸漬し、パラジウム金属を析出させることにより触媒を付与した。
さらに、粗面化処理（粗化深さ３μｍ）した該基板の表面に、パラジウム触媒を付与することにより、層間樹脂絶縁層の表面およびバイアホール用開口の内壁面に触媒核を付着させた。すなわち、上記基板を塩化パラジウム（ＰｂＣｌ2 ）と塩化第一スズ（ＳｎＣｌ2 ）とを含む触媒液中に浸漬し、パラジウム金属を析出させることにより触媒を付与した。
（１３）次に、上村工業社製の無電解銅めっき水溶液（スルカップＰＥＡ）中に、触媒を付与した基板を浸漬して、粗面全体に厚さ０．３〜３．０μｍの無電解銅めっき膜を形成し、バイアホール用開口５１の内壁を含む層間樹脂絶縁層５０の表面に無電解銅めっき膜５２が形成された基板を得た（図４（Ｂ））。
〔無電解めっき条件〕
３４℃の液温度で４５分
〔無電解めっき条件〕
３４℃の液温度で４５分
（１４）無電解銅めっき膜５２が形成された基板に市販の感光性ドライフィルムを張り付け、マスクを載置して、１１０ｍＪ／ｃｍ2 で露光し、０．８％炭酸ナトリウム水溶液で現像処理することにより、厚さ２５μｍのめっきレジスト５４を設けた。ついで、基板を５０℃の水で洗浄して脱脂し、２５℃の水で水洗後、さらに硫酸で洗浄してから、以下の条件で電解めっきを施し、めっきレジスト５４非形成部に、厚さ１５μｍの電解銅めっき膜５６を形成した（図４（Ｃ））。
〔電解めっき液〕
硫酸 ２．２４ ｍｏｌ／ｌ
硫酸銅 ０．２６ ｍｏｌ／ｌ
添加剤 １９．５ ｍｌ／ｌ
（アトテックジャパン社製、カパラシドＧＬ）
〔電解めっき条件〕
電流密度 １ Ａ／ｄｍ2
時間 ７０ 分
温度 ２２±２ ℃
〔電解めっき液〕
硫酸 ２．２４ ｍｏｌ／ｌ
硫酸銅 ０．２６ ｍｏｌ／ｌ
添加剤 １９．５ ｍｌ／ｌ
（アトテックジャパン社製、カパラシドＧＬ）
〔電解めっき条件〕
電流密度 １ Ａ／ｄｍ2
時間 ７０ 分
温度 ２２±２ ℃
（１５）さらに、めっきレジスト５４を５％ＫＯＨで剥離除去した後、そのめっきレジスト下の無電解めっき膜を硫酸と過酸化水素との混合液でエッチング処理して溶解除去し、独立の導体回路５８及びバイアホール６０とした（図４（Ｄ））。
（１６）ついで、上記（４）と同様の処理を行い、導体回路５８及びバイアホール６０の表面に粗化面５８αを形成した。下層の導体回路５８の厚みは１５μｍの厚みであった（図５（Ａ））。ただし、下層の導体回路の厚みは、５〜２５μｍの間で形成してもよい。
（１７）上記（９）〜（１６）の工程を繰り返すことにより、さらに上層の導体回路１５８、バイアホール１６０を有する層間絶縁層１５０を形成し、多層配線板を得た（図５（Ｂ））。
（１８）次に、多層配線基板の両面に、市販のソルダーレジスト組成物７０を２０μｍの厚さで塗布し、７０℃で２０分間、７０℃で３０分間の条件で乾燥処理を行った後、ソルダーレジスト開口部のパターンが描画された厚さ５ｍｍのフォトマスクをソルダーレジスト層７０に密着させて１０００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線で露光し、ＤＭＴＧ溶液で現像処理し、上面側に大径（Ｄ１＝１０５μｍΦ）の開口７１Ｐと、小径（Ｄ２＝８０μｍΦ）の開口７１Ｓ、下面側に直径２００μｍの開口７１を形成した（図５（Ｃ））。
そして、さらに、８０℃で１時間、１００℃で１時間、１２０℃で１時間、１５０℃で３時間の条件でそれぞれ加熱処理を行ってソルダーレジスト層を硬化させ、開口を有し、その厚さが１５〜２５μｍのソルダーレジストパターン層を形成した。
そして、さらに、８０℃で１時間、１００℃で１時間、１２０℃で１時間、１５０℃で３時間の条件でそれぞれ加熱処理を行ってソルダーレジスト層を硬化させ、開口を有し、その厚さが１５〜２５μｍのソルダーレジストパターン層を形成した。
（１９）次に、ソルダーレジスト層７０を形成した基板を、塩化ニッケル（２．３×１０-1ｍｏｌ／ｌ）、次亜リン酸ナトリウム（２．８×１０-1ｍｏｌ／ｌ）、クエン酸ナトリウム（１．６×１０-1ｍｏｌ／ｌ）を含むｐＨ＝４．５の無電解ニッケルめっき液に２０分間浸漬して、開口部７１、７１Ｓ、７１Ｐに厚さ５μｍのニッケルめっき層７２を形成した。さらに、その基板をシアン化金カリウム（７．６×１０-3ｍｏｌ／ｌ）、塩化アンモニウム（１．９×１０-1ｍｏｌ／ｌ）、クエン酸ナトリウム（１．２×１０-1ｍｏｌ／ｌ）、次亜リン酸ナトリウム（１．７×１０-1ｍｏｌ／ｌ）を含む無電解金めっき液に８０℃の条件で７．５分間浸漬して、ニッケルめっき層７２上に、厚さ０．０３μｍの金めっき層７４を形成した（図５（Ｄ））。ニッケル−金層以外にも、スズ、貴金属層（金、銀、パラジウム、白金など）の単層を形成してもよい。
（２０）半田ボール搭載工程
引き続き、図１３を参照して上述した半田ボール搭載装置１００による多層プリント配線板１０への半田ボールの搭載工程について図６〜図８を参照して説明する。
（I）多層プリント配線板の位置認識、補正
図６（Ａ）に示すように多層プリント配線板１０のアライメントマーク３４Ｍをアライメントカメラ１４６により認識し、小径ボール整列用マスク１６に対して多層プリント配線板１０の位置をＸＹθ吸引テーブル１１４によって補正する。即ち、小径ボール整列用マスク１６の開口１６ａがそれぞれ多層プリント配線板１０の小径開口７１Ｓに対応するように位置調整する。
引き続き、図１３を参照して上述した半田ボール搭載装置１００による多層プリント配線板１０への半田ボールの搭載工程について図６〜図８を参照して説明する。
（I）多層プリント配線板の位置認識、補正
図６（Ａ）に示すように多層プリント配線板１０のアライメントマーク３４Ｍをアライメントカメラ１４６により認識し、小径ボール整列用マスク１６に対して多層プリント配線板１０の位置をＸＹθ吸引テーブル１１４によって補正する。即ち、小径ボール整列用マスク１６の開口１６ａがそれぞれ多層プリント配線板１０の小径開口７１Ｓに対応するように位置調整する。
（II）半田ボール供給
図６（Ｂ）に示すように半田ボール供給装置１２２から半田ボール７７Ｍ（直径７５μｍ、Ｓｎ６３Ｐｂ３７（日立金属社製））を搭載筒１２４側へ定量供給する。なお、予め搭載筒内に供給しておいても良い。実施例では、半田ボールにＳｎ／Ｐｂ半田を用いたが、ＳｎとＡｇ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ等の群から選ばれるＰｂフリー半田であってもよい。
図６（Ｂ）に示すように半田ボール供給装置１２２から半田ボール７７Ｍ（直径７５μｍ、Ｓｎ６３Ｐｂ３７（日立金属社製））を搭載筒１２４側へ定量供給する。なお、予め搭載筒内に供給しておいても良い。実施例では、半田ボールにＳｎ／Ｐｂ半田を用いたが、ＳｎとＡｇ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ等の群から選ばれるＰｂフリー半田であってもよい。
（III）半田ボール搭載
図７（Ａ）に示すように、小径ボール整列用マスク１６の上方に、該ボール整列用マスクとの所定のクリアランス（例えば、ボール径の０．５〜４倍）を保ち搭載筒１２４を位置させ、吸引部２４bから空気を吸引することで、搭載筒とプリント配線板間の隙間の流速を５m/sec〜３５m/secにして、当該搭載筒１２４の開口部１２４Ａ直下の小径ボール整列用マスク１６上に半田ボール７７Ｍを集合させた。
図７（Ａ）に示すように、小径ボール整列用マスク１６の上方に、該ボール整列用マスクとの所定のクリアランス（例えば、ボール径の０．５〜４倍）を保ち搭載筒１２４を位置させ、吸引部２４bから空気を吸引することで、搭載筒とプリント配線板間の隙間の流速を５m/sec〜３５m/secにして、当該搭載筒１２４の開口部１２４Ａ直下の小径ボール整列用マスク１６上に半田ボール７７Ｍを集合させた。
その後、図７（Ｂ）、図８（Ａ）に示すように、図１３（Ｂ）及び図１３（Ａ）に示す多層プリント配線板１０のＹ軸沿って並べられた搭載筒１２４を、Ｘ方向移動軸１４０を介してＸ軸に沿って水平方向へ送る。これにより、小径ボール整列用マスク１６の上に集合させた半田ボール７７Ｍを搭載筒１２４の移動に伴い移動させ、小径ボール整列用マスク１６の開口１６ａを介して、半田ボール７７Ｍを多層プリント配線板１０の小径開口７１Ｓへ落下、搭載させて行く。これにより、半田ボール７７Ｍが多層プリント配線板１０側の全接続パッド上に順次整列される。
（IV）付着半田ボール除去
図８（Ｂ）に示すように、搭載筒１２４により余剰の半田ボール７７Ｍを小径ボール整列用マスク１６上に開口１６ａの無い位置まで誘導した後、吸着ボール除去筒１６１により吸引除去する。
図８（Ｂ）に示すように、搭載筒１２４により余剰の半田ボール７７Ｍを小径ボール整列用マスク１６上に開口１６ａの無い位置まで誘導した後、吸着ボール除去筒１６１により吸引除去する。
次に、大径（９０μｍ）の半田ボールをソルダーレジスト層７０の大径の開口７１Ｐに搭載するため大径ボール整列用マスク１７を多層プリント配線板１０に対して位置合わせしする（図９）。ここで、大径ボール整列用マスク１７には、大径の開口７１Ｐと対応する搭載用開口１７ｂと共に、小径の開口７１Ｓと対応する回避用開口１７ａが設けらている。この回避用開口１７ａにより、小径の開口７１Ｓ上の半田ボール７７Ｍとの干渉を避けながら、大径ボール整列用マスク１７をソルダーレジスト層７０に近接させて位置合わせがでる。
大径ボール整列用マスク１７の搭載用開口１７ｂを介して大径の半田ボール７７Ｌを大径の開口７１Ｐに搭載する。ここでは、図１３を参照して上述した半田ボール搭載装置１００を用いたが、既存のスキージを用いることも可能である。
（２１）この後、２３０℃でリフローすることにより半田ボール７７Ｍ、半田ボール７７Ｌを溶融し、半田バンプ７８Ｐ、７８Ｓを形成した。その後、裏面にも半田バンプ７８Ｄを形成し、多層プリント配線板とした（図１０）。
多層プリント配線板１０にＩＣチップ９０を載置し、リフローを行うことで、半田バンプ７８Ｐ、７８Ｓを介してプリント配線板の接続パッドとＩＣチップ９０の電極とが接続される。そして、半田バンプ７８Ｄを介してドータボード９４へ取り付ける（図１１）。
第１実施例では、ソルダーレジスト層７０の小径の開口７１Ｓに搭載された小径の半田ボール７７Ｍから小径バンプ７８Ｓを、大径の開口７１Ｐに搭載された大径の半田ボール７７Ｌから大径バンプ７８Ｐを形成するので、口径の異なる小径バンプ７８Ｓと大径バンプ７８Ｐとを略同じ高さで形成することができる。このため、小径バンプ７８Ｓと大径バンプ７８Ｐと介してＩＣチップ９０を搭載した際に、ＩＣチップ９０の実装歩留まりを高くすることができる。ＩＣチップ９０と多層プリント配線板１０との接続信頼性を確保することが可能となる。
また、本実施例によれば、小径ボール整列用マスク１６の上方に搭載筒１２４を位置させ、該搭載筒１２４から空気を吸引することで半田ボール７７Ｍを集合させ、搭載筒１２４を水平方向に移動させることで、集合させた半田ボール７７Ｍを小径ボール整列用マスク１６の上を移動させ、小径ボール整列用マスク１６の開口１６ａを介して、半田ボール７７Ｍを多層プリント配線板１０の小径開口７１Ｓへ落下させる。このため、微細な半田ボール７７Ｍを確実に多層プリント配線板１０の全ての小径開口７１Ｓに搭載させることができる。また、半田ボール７７Ｍを非接触で移動させるため、スキージを用いる場合とは異なり、半田ボールを傷を付けることなく小径開口７１Ｓに搭載でき、半田バンプ７８Ｓの高さを均一にすることができる。更に、吸引力により半田ボールを誘導するため、半田ボールの凝集、付着を防止することができる。
[第２実施例]
図１２を参照して本発明の第２実施例に係るプリント配線板の製造方法について説明する。
上述した第１実施例では、小径半田ボール７７Ｍと大径半田ボール７７Ｌとを同時にリフローした。これに対して、第２実施例では、先ず、小径半田ボール７７Ｍをリフローした後、大径半田ボール７７Ｌを多層プリント配線板に搭載し、大径半田ボール７７Ｌをリフローする。
図１２を参照して本発明の第２実施例に係るプリント配線板の製造方法について説明する。
上述した第１実施例では、小径半田ボール７７Ｍと大径半田ボール７７Ｌとを同時にリフローした。これに対して、第２実施例では、先ず、小径半田ボール７７Ｍをリフローした後、大径半田ボール７７Ｌを多層プリント配線板に搭載し、大径半田ボール７７Ｌをリフローする。
図８（Ａ）を参照して上述した第１実施例と同様に、多層プリント配線板１０の小径開口７１Ｓに小径半田ボール７７Ｍを搭載した後、２００℃でリフローすることで、小径開口７１Ｓ内で小径半田ボール７７Ｍを溶融し半田体７８を形成する（図１２（Ａ））。
リフロー洗浄を行った後、再び、フラックス８２をソルダーレジスト層７０に塗布する（図１２（Ｂ））。
大径の開口７１Ｐに対応する開口１７ｂを備えるマスク１７を用いて、大径の半田ボール７７Ｌを大径開口７１Ｐ内に搭載する（図１２（Ｃ））。その後、２３０℃でリフローすることで、小径開口７１Ｓ内の半田体７８及び大径開口７１Ｐ内の大径の半田ボール７７Ｌから半田バンプ７８Ｐ、７８Ｓを形成する（図１０）。
第２実施例では、リフローを行い小径の半田ボール７７Ｍから半田体７８を形成した後、大径用のマスク１７を用いる。半田体７８は、マスク１７が触れても位置がずれがないので、マスク１７をソルダーレジスト層７０に近接させて位置決めでき、適正に大径の半田ボール７７Ｌを大径の開口７１Ｐへ搭載することが可能になり、大径バンプ７８Ｐの位置ズレ、欠落を防ぐことができる。
引き続き、ソルダーレジスト層の開口の径と半田ボール径と半田バンプ高さとについて説明する。
図１４（Ａ）は、小径開口７１Ｓに対応する開口径８０μｍに対する半田ボール径と半田バンプ高さとの対応を示す図表であり、図１４（Ｂ）は、大径開口７１Ｐに対応する開口径１０５μｍに対する半田ボール径と半田バンプ高さとの対応を示す図表である。図中でΣはバンプ高さの標準偏差を示し、Ｎは測定数（Ｎ＝１５）を示している。
図１４（Ａ）は、小径開口７１Ｓに対応する開口径８０μｍに対する半田ボール径と半田バンプ高さとの対応を示す図表であり、図１４（Ｂ）は、大径開口７１Ｐに対応する開口径１０５μｍに対する半田ボール径と半田バンプ高さとの対応を示す図表である。図中でΣはバンプ高さの標準偏差を示し、Ｎは測定数（Ｎ＝１５）を示している。
図１４（Ａ）に示すように小径開口７１Ｓ（開口径８０μｍ）に対して、半田バンプの高さを３０μｍに調整するためには、半田ボール７７Ｍ径を７５μｍ程度の物をも用いれば良いことが分かる。一方、図１４（Ｂ）に示すように大径開口７１Ｐ（開口径１０５μｍ）に対して、半田バンプの高さを３０μｍに調整するためには、半田ボール７７Ｌ径８８〜９０μｍ程度の物を用いればよいことが分かる。上述した実施例での半田ボール搭載では、搭載筒を移動したが、マスクとプリント配線板とを移動させてもよいし、両者を相対的に移動させてもよい。
３０ 基板
３６ スルーホール
４０ 樹脂充填層
５０ 層間樹脂絶縁層
５８ 導体回路
６０ バイアホール
７０ ソルダーレジスト層
７１Ｓ 小径開口
７１Ｐ 大径開口
７７Ｍ 小径半田ボール
７７Ｌ 大径半田ボール
７８Ｓ 小径半田バンプ
７８Ｐ 大径半田バンプ
１００ 半田ボール搭載装置
１２４ 搭載筒（筒部材）
３６ スルーホール
４０ 樹脂充填層
５０ 層間樹脂絶縁層
５８ 導体回路
６０ バイアホール
７０ ソルダーレジスト層
７１Ｓ 小径開口
７１Ｐ 大径開口
７７Ｍ 小径半田ボール
７７Ｌ 大径半田ボール
７８Ｓ 小径半田バンプ
７８Ｐ 大径半田バンプ
１００ 半田ボール搭載装置
１２４ 搭載筒（筒部材）
Claims (3)
- 少なくとも以下の（ａ）〜（ｄ）工程を備えるバンプを有するプリント配線板の製造方法：
（ａ）接続パッドを露出させる小径の開口と大径の開口とを有するソルダーレジスト層を形成する工程；
（ｂ）前記ソルダーレジスト層の小径の開口に対応する小径開口部を備える小径用マスクを用い、該小径の開口に小径の低融点金属球を搭載する工程；
（ｃ）前記ソルダーレジスト層の大径の開口に対応する大径開口部を備える大径用マスクを用い、該大径の開口に大径の低融点金属球を搭載する工程；
（ｄ）リフローを行い前記小径の低融点金属球から小径バンプを、前記大径の低融点金属球から大径バンプを形成する工程：を備え、
前記（ｂ）工程において、
前記小径用マスクの上方に、該小径用マスクに対向する開口部を備える筒部材を位置させ、該筒部材で空気を吸引することで、当該筒部材直下の前記小径用マスク上に前記小径の低融点金属球を集合させ、
前記筒部材を水平方向に移動させることで、前記小径用マスクの上に集合させた前記小径の低融点金属球を移動させ、前記小径用マスクの小径開口部を介して、前記小径の低融点金属球を前記ソルダーレジスト層の小径の開口へ落下させることを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 少なくとも以下の（ａ）〜（ｄ）工程を備えるバンプを有するプリント配線板の製造方法：
（ａ）接続パッドを露出させる小径の開口と大径の開口とを有するソルダーレジスト層を形成する工程；
（ｂ）前記ソルダーレジスト層の小径の開口に対応する小径開口部を備える小径用マスクを用い、該小径の開口に小径の低融点金属球を搭載する工程；
（ｃ）前記ソルダーレジスト層の大径の開口に対応する大径開口部を備える大径用マスクを用い、該大径の開口に大径の低融点金属球を搭載する工程；
（ｄ）リフローを行い前記小径の低融点金属球から小径バンプを、前記大径の低融点金属球から大径バンプを形成する工程：を備え、
前記（ｃ）工程において、
前記大径用マスクの上方に、該大径用マスクに対向する開口部を備える筒部材を位置させ、該筒部材で空気を吸引することで、当該筒部材直下の前記大径用マスク上に前記大径の低融点金属球を集合させ、
前記筒部材を水平方向に移動させることで、前記大径用マスクの上に集合させた前記大径の低融点金属球を移動させ、前記大径用マスクの大径開口部を介して、前記大径の低融点金属球を前記ソルダーレジスト層の大径の開口へ落下させることを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 少なくとも以下の（ａ）〜（ｅ）工程を備えるバンプを有するプリント配線板の製造方法：
（ａ）接続パッドを露出させる小径の開口と大径の開口とを有するソルダーレジスト層を形成する工程；
（ｂ）前記ソルダーレジスト層の小径の開口に対応する小径開口部を備える小径用マスクを用い、該小径の開口に小径の低融点金属球を搭載する工程；
（ｃ）リフローを行い前記小径の低融点金属球から小径バンプを形成する工程；
（ｄ）前記ソルダーレジスト層の大径の開口に対応する大径開口部を備える大径用マスクを用い、該大径の開口に大径の低融点金属球を搭載する工程；
（ｅ）リフローを行い前記大径の低融点金属球から大径バンプを形成する工程：を備え、
前記（ｄ）工程において、
前記大径用マスクの上方に、該大径用マスクに対向する開口部を備える筒部材を位置させ、該筒部材で空気を吸引することで、当該筒部材直下の前記大径用マスク上に前記大径の低融点金属球を集合させ、
前記筒部材を水平方向に移動させることで、前記大径用マスクの上に集合させた前記大径の低融点金属球を移動させ、前記大径用マスクの大径開口部を介して、前記大径の低融点金属球を前記ソルダーレジスト層の大径の開口へ落下させることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
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