JP4993754B2 - Ｐｇａ型配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子等の電子部品を実装するのに用いられる配線基板に関し、特に、電子部品実装面側と反対側の面に外部接続端子として用いられる多数のピンが立設されたピン・グリッド・アレイ（ＰＧＡ）型配線基板（以下、便宜上、「半導体パッケージ」もしくは単に「パッケージ」ともいう。）及びその製造方法に関する。

図１０（ａ）は、従来のＰＧＡ型配線基板の一例を示したものである。このＰＧＡ型配線基板６０において、６１は配線基板本体を構成する樹脂基板、６２及び６３はそれぞれ樹脂基板６１の両面に所要の形状にパターニング形成された配線層、６４及び６５はそれぞれ各配線層６２，６３の所要の箇所に画定されたパッド部を除いて両面を覆うように形成された保護膜（絶縁層）を示す。また、樹脂基板６１のチップ実装面側のパッド部（配線層６２）には、ＩＣ等のチップ（電子部品）を実装する際にその電極端子と接続するためのはんだ６６が被着されており、これと反対側のパッド部（配線層６３）には、はんだ６７を介して、本配線基板６０をマザーボード等の実装用基板に実装する際に使用される外部接続端子としてのピン６８が接合されている。

現状の技術では、ＩＣ（チップ）側の接続に使用するはんだ６６として、錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）系の共晶はんだ（組成がＳｎ：６２％、Ｐｂ：３８％、融点が１８３℃前後）が主に使用されている。一方、ピン６８の接続には、同じＳｎ−Ｐｂ系のはんだの一種である、鉛（Ｐｂ）を多く含む高温はんだ（例えば、Ｓｎ、Ｐｂ、アンチモン（Ｓｂ）からなる融点が２４０℃前後のはんだ）が使用されている。

このようにＩＣ接続用のはんだには比較的低融点のものを使用する一方で、ピン接続用のはんだには比較的高融点のものを使用する理由は、パッケージ基板にピンを接合（ピンニング）した後の段階で行うＩＣ（チップ）の実装時のリフローの際にピン接続用のはんだが溶融しないようにするためである。

その一方で、最近の鉛フリー化のトレンドにより、比較的高温の融点を有したはんだの使用への切替が進んでおり、ＩＣ側の接続についても、従来の比較的低融点のはんだ（融点が１８３℃前後のＳｎ／Ｐｂ系の共晶はんだ）に代えて、比較的高融点のはんだ（例えば、Ｓｎと銀（Ａｇ）と銅（Ｃｕ）の組成からなり、融点が２２０℃前後の鉛フリーはんだ）の使用が要求されるようになってきている。これに伴い、ＩＣの実装時のリフロー温度（ＩＣ接続用のはんだの融点）がピン側のはんだの融点に迫るようになってきた。

かかる従来技術に関連する技術としては、例えば、特許文献１に記載されたＰＧＡ型電子部品用基板がある。また、特許文献２に記載されたピン付きプリント配線板およびその製造方法がある。
特開平９−１２９７７８号公報 特開２０００−２２０１９号公報

上述したように従来の技術では、ピン接続用のはんだには、ＩＣ接続用のはんだよりも高温の融点を有したはんだを使用することで、ＩＣアセンブリでのリフローの際にピン接続用のはんだが溶融しないようにしていた。その一方で、鉛フリー化の影響により、ＩＣ側の接続についても、低融点の共晶はんだの使用から高融点の鉛フリーはんだの使用への切替が進み、ＩＣ接続用のはんだの融点がピン接続用のはんだの融点に近づいている。このため、以下のような問題が生じていた。

先ず、ピンニング後（ピンの接合後）のＩＣアセンブリ時に、ＩＣ接続用として設けた高融点のはんだをリフローにより溶融させてチップの電極端子との接続を行うが、その際のリフロー温度がピン側のはんだの融点に近いため、その影響を受けてピン側のはんだも溶融するといった不都合が起こり得る。ピン側のはんだが溶融すると、ピンニング工程において正規の状態で立設されたピンの姿勢が安定せず、場合によってはピンが傾いてしまうといった問題があった。

図１０（ｂ）はその一例を模式的に示したものであり、配線基板６０に設けた４本のピン６８のうち最も左側のピンの軸部６８ｂが右方向に傾いている状態を示している。このようにピンが傾いてしまうと、その先端部の位置は本来の設計位置から変位するため、このピンを受け入れる側のソケットに挿入させることができない（つまり、ピンとソケットとの接続信頼性が損なわれる）といった不都合が生じる。

また、ＩＣ接続時のリフロー温度の影響を受けてピン側のはんだが溶融すると、その溶融したはんだが、ピンのヘッド部から先端部に向かって這い上がってしまう（つまり、ピンの軸部に不要なはんだが付着する）といった現象が発生する。このとき、その這い上がる高さ（はんだが付着する部分）がピンのヘッド部近傍に留まっていれば特に問題はないが、ピンを当該パッド部に接合するのに使用したはんだの量や加熱温度などの条件によっては、はんだがピンの先端部近傍まで這い上がってしまう場合も起こり得る。

例えば、図１０（ｂ）において、左から２番目のピン６８については、その軸部６８ｂにはんだ６７ａが付着している部分はピンのヘッド部６８ａの近傍に留まっているが、最も右側のピン６８については、その軸部６８ｂにはんだ６７ｂが付着している部分は先端部の近傍に及んでいる。このようにはんだがピンの先端部近傍まで付着していると、その部分のピンの直径（太さ）が大きくなるため、このピンを受け入れる側のソケットにうまく入らないといった問題があった。

本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作されたもので、ピンニング後の電子部品の実装の際の熱処理温度がピン側の導電性材料の融点を超えた場合でも、ピンが傾くことなくその立設状態を安定に保ち、その導電性材料が外部に漏れ出すのを確実に防止することができるＰＧＡ型配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記した従来技術の課題を解決するため、本発明の一形態によれば、表面にパッド部が形成された配線基板と、ヘッド部及び該ヘッド部に接合された軸部を有するピンと、貫通孔が形成されたピン固定用板とを備え、前記ピンのヘッド部が、導電性材料を介して前記パッド部に接合され、前記ピン固定用板が、接着剤層を介して前記配線基板の表面に接着され、前記貫通孔に前記ピンの軸部が挿通されると共に、前記接着剤層の接着剤が、前記貫通孔と前記軸部との隙間に充填され、且つ前記軸部上を前記貫通孔の外まで這い上がっていることを特徴とするＰＧＡ型配線基板が提供される。

この形態に係るＰＧＡ型配線基板の構成によれば、配線基板のパッド部に接合されたピンのヘッド部がその周囲を接着剤層によって覆われ、さらに、貫通孔とピンの軸部との隙間に接着剤が充填されると共に、貫通孔内から軸部上に這い上がっている。つまり、接着剤層を介在させてピン固定用板によりヘッド部及びその近傍部分が固定化されている。この構造により、ピンニング後の電子部品（ＩＣ等のチップなど）の実装時にその熱処理温度（リフロー温度）がピン側の導電性材料（はんだ）の融点を超えた場合でも、従来技術（図１０（ｂ））に見られたようなピンが傾くといった不都合を解消することができる。つまり、ピンニング工程において正規の状態で立設したピンの姿勢を電子部品実装中もそのまま安定に保つことができる。

また、ピン固定用板の貫通孔とこれを挿通したピンとの隙間にも接着剤層の一部が充填されるので、この接着剤層の介在により、熱処理の際にピン側の導電性材料（はんだ）が外部に漏れ出すのを確実に防止することができる。つまり、従来技術（図１０（ｂ））に見られたような不都合（溶融したピン側のはんだがヘッド部から先端部に向かって這い上がってしまい、ピンの軸部に不要なはんだが付着すること）を解消することができる。

また、本発明の他の形態によれば、上記の形態に係るＰＧＡ型配線基板を製造する方法が提供される。その一形態に係る製造方法は、表面にパッド部が形成され、該パッド部にピンのヘッド部が導電性材料を介して接合された配線基板を用意する工程と、貫通孔が形成されたピン固定用板を作製する工程と、前記ピン固定用板の一方の面に未硬化状態の接着剤層を形成する工程と、前記配線基板の前記ピンが接合されている側の面に前記ピン固定用板の前記接着剤層が形成されている側の面を対向させ、当該ピンのヘッド部に接合された軸部を前記貫通孔に挿通させて対向する両面を当接させる工程と、前記接着剤層を、その接着剤が前記貫通孔と前記軸部との隙間を充填し、且つ前記軸部上を前記貫通孔の外まで這い上がるように硬化させて、前記配線基板に前記ピン固定用板を接着する工程とを含むことを特徴とする。

本発明に係るＰＧＡ型配線基板及びその製造方法の他の構成／プロセス上の特徴及びそれに基づく特有の利点等については、以下に記述する発明の実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０の構成を断面図の形態で示したものである。

このＰＧＡ型配線基板１０において、１１は配線基板本体を構成する樹脂基板、１２及び１３はそれぞれ樹脂基板１１の両面に所要の形状にパターニング形成された配線層、１４及び１５はそれぞれ各配線層１２，１３の所要の箇所に画定されたパッド部を除いて両面を覆うように形成された保護膜としての絶縁層を示す。

また、樹脂基板１１のチップ実装面側のパッド部（配線層１２）には、ＩＣ等のチップを実装する際にその電極端子（はんだバンプや金（Ａｕ）バンプ等）と接続し易いように予めプリソルダ等によりはんだ１６が被着されている。このはんだ１６には、比較的高融点の鉛フリーはんだ、例えば、融点が２２０℃前後のＳｎ／Ａｇ／Ｃｕを使用している。ただし、このようなチップ接続用のはんだ１６は必ずしも設けておく必要はなく、後で必要なときに（例えば、出荷先において）チップの電極端子を接続できるように当該パッド部を露出させた状態のままにしておいてもよい。この場合、当該パッド部の表面にＮｉ／Ａｕめっき等の処理を施しておくのが望ましい。

一方、チップ実装面側と反対側のパッド部（配線層１３）には、はんだ１７を介して、本配線基板１０をマザーボード等の実装用基板に実装する際に使用される外部接続端子としてのピン１８が接合されている。ピン１８は、円板状もしくは半球状のヘッド部１８ａと、一端がヘッド部１８ａに接合され、他端がソケット等との接合部を構成する軸部１８ｂとから成っている。このピン１８は、例えば、コバール（組成がＦｅ：５３％、Ｎｉ：２８％、Ｃｏ：１８％の合金）や銅（Ｃｕ）の表面に金（Ａｕ）めっきを施したものから構成されており、そのヘッド部１８ａがはんだ１７を介して当該パッド部に接合されている。ピン接続用のはんだ１７には、チップ接続用のはんだ１６と同様の高融点の鉛フリーはんだ、もしくはＳｎ／Ｐｂ／Ｓｂ（融点が２４０℃前後）等の高融点のＳｎ−Ｐｂ系はんだを使用している。

さらに、チップ実装面側と反対側の面には、本発明を特徴付けるピン固定用板２０が接着剤（層）１９を介在させて固定的に設けられている。ピン固定用板２０には、樹脂基板１１の実装面側にグリッド・アレイ状に設けたピン１８の配列に合わせて、複数の箇所にそれぞれ貫通孔ＴＨが形成されている。各貫通孔ＴＨは、当該ピン１８の軸部１８ｂを挿通させるサイズ（軸部１８ｂの径よりも若干大きめの径）で、かつ、ヘッド部１８ａより小さいサイズ（ヘッド部１８ａの径よりも小さめの径）に形成されている。これにより、ヘッド部１８ａの軸部１８ｂ接合側の面を、ピン固定用板２０で強固に押さえつけ、固定することができる。また、貫通孔ＴＨは、軸部１８ｂのみ挿通可能なサイズに選定されているので、接着剤１９の這い上がりを好適に防止することができる。

後述するように、このピン固定用板２０の一方の面にフィルム状もしくは液状の接着剤を未硬化状態（Ｂステージ状態）で貼付もしくは塗布し、このピン固定用板２０の接着剤が形成されている側の面を樹脂基板１１のピン１８が接合されている側の面に対向させ、当該ピン１８（軸部１８ｂ）をそれぞれ対応する貫通孔ＴＨに挿通させて対向する両面を当接させ、接着剤を硬化させることにより、ピン固定用板２０を接着剤層１９を介して樹脂基板１１に接着することができる。その際、接着剤（層）１９の一部は、図示のようにピン固定用板２０の貫通孔ＴＨとピン１８（軸部１８ｂ）との隙間にも充填される。

ピン固定用板２０の材料としては、その役割を考慮すると、少なくとも絶縁性、所定の強度及び耐熱性を有していれば十分であり、例えば、後述するようにビルドアップ配線基板のベース基材として用いられているコア材（ガラス布を基材とし、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等を含浸させたもの）を使用することができる。また、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属板等を使用することも可能である。ただし、金属板を使用する場合には、その表面に適宜絶縁処理を施しておく必要がある。例えば、銅（Ｃｕ）板の場合はその表面を樹脂でコーティングし、アルミニウム（Ａｌ）もしくはその合金板の場合はその表面にアルマイト処理を施して絶縁性被膜を形成する。一方、接着剤層１９の材料としては、半導体パッケージのプロセスの分野で一般的に使用されている接着剤であれば十分であり、例えば、プリプレグ、フィルム状ソルダレジスト、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等からなるフィルムなどを使用することができる。

なお、ＰＧＡ型配線基板１０の配線基板本体を構成する樹脂基板１１の形態としては、少なくとも最表層に配線層が形成された基板であって、各配線層が基板内部を通して電気的に接続されている形態のものであれば十分である。樹脂基板１１の内部には配線層が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。本発明を特徴付ける部分ではないので詳細な図示は省略するが、樹脂基板１１の内部に配線層が形成されている形態の場合には、基板内部で絶縁層を介在させて形成された各配線層及び各配線層間を相互に接続するビアホールを介して最表層の各配線層が電気的に接続されている。この形態の基板としては、例えば、ビルドアップ法を用いて形成され得る多層構造の配線基板がある。一方、樹脂基板１１の内部に配線層が形成されていない形態の場合には、この樹脂基板１１の所要の箇所に適宜形成されたスルーホールを介して最表層の各配線層が相互に電気的に接続されている。

本実施形態のＰＧＡ型配線基板１０を構成する各部材の大きさ（寸法）等については、後述するプロセスの各工程において適宜説明する。

上述したように、第１の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板（半導体パッケージ）１０の構成（図１）によれば、樹脂基板１１のパッド部（配線層１３）に接合したピン１８のヘッド部１８ａがその周囲を接着剤１９によって覆われ、さらにこの接着剤１９を介在させてピン固定用板２０によりヘッド部１８ａ及び軸部１８ｂのヘッド部近傍部分（ピン−基板間接続部）が固定化されているので、ピンニング後のチップ（ＩＣ）のアセンブリ時にリフロー温度がピン側のはんだ１７の融点を超えた場合でも、従来技術（図１０（ｂ））に見られたようなピンが傾くといった不都合を解消することができる。つまり、ピンニング工程において正規の状態で立設したピン１８の姿勢をＩＣアセンブリ工程中もそのまま安定に保つことができるので、この後の段階で本配線基板１０をマザーボード等に実装する際に、このピン１８を受け入れる側のソケット（図示せず）に確実に挿入させることが可能となる。これは、ピン１８とソケットの接続信頼性の向上に寄与する。

また、ピン固定用板２０の貫通孔ＴＨとこれを挿通したピン１８（軸部１８ｂ）との隙間に接着剤１９の一部が充填されているので、この接着剤１９の介在により、リフローの際にピン側のはんだ１７が溶融してもその溶融したはんだ１７がパッケージ外部に漏れ出すことはない。つまり、従来技術（図１０（ｂ））に見られたような不都合（溶融したピン側のはんだがヘッド部から先端部に向かって這い上がってしまい、ピンの軸部に不要なはんだが付着すること）を確実に解消することができるので、このピン１８を当該ソケットに確実に挿入させることが可能となり、その接続信頼性を高めることができる。

また、図１の例では、ピン固定用板２０の貫通孔ＴＨとピン１８（軸部１８ｂ）との隙間に充填された接着剤１９の露出している部分はピン固定用板２０の面と同じレベルに留まっているが、このような形態に限定されないことはもちろんである。接着剤（層）１９が果たす役割を考慮すると、この部分（ピン−基板間接続部）の形態としては、むしろ接着剤１９がピン１８の軸部１８ｂ上に若干這い上がっているような形状に成形されている方が望ましい。図２はその場合の各種変形例を模式的に示したものである。

図２に示す各図（ａ）〜（ｆ）において、上側に示す「接着前」の状態は、一方の面に未硬化状態で接着剤が形成されたピン固定用板の、これとは別工程で用意した所要の配線基板（チップ実装面側と反対側の面に形成されたパッド部にピンのヘッド部をはんだを介して接合した配線基板）に接着する前の断面構造を示しており、下側に示す「接着後」の状態は、当該ピン固定用板を当該配線基板に接着した後の断面構造を示している。

図２において、（ａ）及び（ｂ）に示す例では、ピン固定用板２０に断面的に見て一定の大きさで貫通孔ＴＨを形成し、このピン固定用板２０の一方の面に形成される接着剤の使用量を適宜変えたものを用意し（図示の例では、（ａ）の場合に形成される接着剤１９ａの使用量と比べて、（ｂ）の場合に形成される接着剤１９ｂの使用量の方が多い）、この接着剤の付いたピン固定用板２０の貫通孔ＴＨに、これとは別工程で用意した配線基板に接合されているピンの軸部１８ｂを挿通させて、両者を接着している。このようにピン固定用板２０に形成すべき接着剤１９ａ，１９ｂの使用量を適宜調整することで、当該接着剤のピンの軸部１８ｂへの這い上がり量（高さ）を変えることができる。

また、ピン固定用板２０の貫通孔ＴＨの径をピンのヘッド部１８ａの径より大きくし、貫通孔ＴＨ内にヘッド部１８ａの突出部分（ソルダレジスト層１５の表面から上方に突出するヘッド部１８ａの部分）が収容されるようにすると、ソルダレジスト層１５上のピン固定用板２０の高さを低く抑えることができる。これにより、配線基板１０全体の薄型化を図ることができるので、有用である。

図２（ｃ）及び（ｄ）に示す例では、ピン固定用板２１に断面的に見て段差状に２段構成の貫通孔ＴＨ１を形成し、上記と同様に、このピン固定用板２１の一方の面に形成される接着剤の使用量を適宜変えたものを用意し（図示の例では、（ｃ）の場合に形成される接着剤１９ｃの使用量と比べて、（ｄ）の場合に形成される接着剤１９ｄの使用量の方が多い）、この接着剤の付いたピン固定用板２１の貫通孔ＴＨ１に、これとは別工程で用意した配線基板に接合されているピンの軸部１８ｂを挿通させて、両者を接着している。この場合も同様に、ピン固定用板２１に形成すべき接着剤１９ｃ，１９ｄの使用量を調整することで、当該接着剤のピンの軸部１８ｂへの這い上がり量（高さ）を変えることができる。

また、ピン固定用板２１に段差状に形成された貫通孔ＴＨ１は、ピン固定用板２１の、配線基板への接合面側に形成された１段目の段差が、ピンのヘッド部１８ａの径より大きく開口されており、ピン固定用板２１の、配線基板への接合面と反対側の面に形成された２段目の段差が、軸部１８ｂの径より大きく、かつ、ヘッド部１８ａの径より小さく開口されている。これにより、１段目の段差にヘッド部１８ａを収容できるので、配線基板全体の薄型化を図ることができ、かつ、ヘッド部１８ａより小径の２段目の段差により、軸部１８ｂへの接着剤の這い上がりを好適に防止することができる。

図２（ｅ）及び（ｆ）に示す例では、ピン固定用板２２に断面的に見てテーパ状に傾斜した部分を含む貫通孔ＴＨ２を形成し、上記と同様に、このピン固定用板２２の一方の面に形成される接着剤の使用量を適宜変えたものを用意し（図示の例では、（ｅ）の場合に形成される接着剤１９ｅの使用量と比べて、（ｆ）の場合に形成される接着剤１９ｆの使用量の方が多い）、この接着剤の付いたピン固定用板２２の貫通孔ＴＨ２に、これとは別工程で用意した配線基板に接合されているピンの軸部１８ｂを挿通させて、両者を接着している。この場合も同様に、ピン固定用板２２に形成すべき接着剤１９ｅ，１９ｆの使用量を調整することで、当該接着剤のピンの軸部１８ｂへの這い上がり量（高さ）を変えることができる。

また、ピン固定用板２２に形成されたテーパ状の貫通孔ＴＨ２は、ピン固定用板２２の、配線基板への接合面側に形成されたテーパ部が、接合面側が大径で、接合面側と反対側の面にかけて小径となるような傾斜面を有するテーパに形成されている。そして、ピン固定用板２２の、配線基板への接合面側に形成されたテーパ部が、ピンのヘッド部１８ｃを収容できる形状に開口されており、ピン固定用板２２の、配線基板への接合面と反対側の面に形成された貫通孔ＴＨ２部分が、軸部１８ｂの径より大きく、かつ、ヘッド部１８ｃの径より小さく、かつ、ストレート状に開口されている。これにより、テーパ部にヘッド部１８ｃを収容でき、配線基板全体の薄型化を図れ、かつ、テーパ部より小径のストレート部により、軸部１８ｂへの接着剤の這い上がりを好適に防止できる。その際、ヘッド部１８ｃの軸部１８ｂ接合面を、ピン固定用板２２のテーパ部形状に合わせ、テーパ面にしておくと、ピン固定用板２２により、ヘッド部１８ｃを好適に押さえつけ、固定することができる。

上述したように、各ピン固定用板２０，２１，２２に形成すべき接着剤１９ａ〜１９ｆの使用量を必要に応じて適宜調整することで、図２（ａ）〜（ｆ）に示すように当該接着剤のピンの軸部１８ｂへの這い上がり量（高さ）を制御することができるが、この接着剤の這い上がり量（高さ）は、図１０（ｂ）に示した「はんだ」の這い上がりの場合と同様に、ピンのヘッド部１８ａ近傍に留めるように制御する必要がある。

以下に他の実施形態の幾つかを説明する。

（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０ａの構成を断面図の形態で示したものである。

この第２の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板（半導体パッケージ）１０ａは、上述した第１の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０（図１）の構成と比べて、ピン固定用板２１に形成されるピン挿通用の貫通孔ＴＨ１の形状及びそれに依存する接着態様（接着剤３０の形状）において相違する。他の構成については、第１の実施形態の場合と同様であるのでその説明は省略する。

本実施形態を特徴付ける貫通孔ＴＨ１は、図示のように断面的に見て段差状に２段構成で形成されている。そのため、接着剤３０（未硬化状態）が形成されたピン固定用板２１を配線基板１０ａに接着すると、図示のように接着剤（層）３０の一部が、この段差状の貫通孔ＴＨ１の内壁面とピン１８（軸部１８ｂ）との隙間に充填される。この部分（ピン−基板間接続部）の形態は、上述した図２（ｃ）及び（ｄ）に示した構造に対応している。

この第２の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０ａ（図３）の構成によれば、上述した第１の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０（図１）において得られた効果に加え、さらに以下の利点が得られる。すなわち、ピン固定用板２１に形成される貫通孔ＴＨ１が断面的に見て段差状に２段構成で設けられているので、この貫通孔ＴＨ１の内壁面に接触する硬化後の接着剤層３０の面積を相対的に増やすことができ、この接触面積の大きい接着剤層３０の介在により、ピン固定用板２１とピン１８のヘッド部１８ａ及び軸部１８ｂのヘッド部近傍部分（ピン−基板間接続部）との接着力（接合強度）をより一層高めることが可能となる。

なお、この第２の実施形態では、断面的に見て段差状に２段構成の貫通孔ＴＨ１を形成しているが、上述した図２（ｅ）及び（ｆ）に例示したように、断面的に見てテーパ状に傾斜した部分を含むような貫通孔ＴＨ２を形成するようにしてもよい。このような構造を採用しても、段差状の貫通孔ＴＨ１の場合と同様に接着剤層３０の接触面積の拡大化を図ることができるので、同様の作用効果を奏することができる。

（第３の実施形態）
図４は本発明の第３の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０ｂの構成を断面図の形態で示したものである。

この第３の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板（半導体パッケージ）１０ｂは、上述した第１の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０（図１）の構成と比べて、本パッケージの周辺部に対応する箇所においてピン固定用板２０ａにダム部ＤＰ（当該部分を「ダム」状に隆起させて成形した部分）を設けた点で相違する。他の構成については、第１の実施形態の場合と同様であるのでその説明は省略する。

後述するように、接着剤（未硬化状態）が形成されたピン固定用板を所要の配線基板に接着する際、その接着剤を硬化させるために加圧・加熱処理等が行われるが、その際のプロセス条件や使用している接着剤の量によっては、ピン固定用板に形成した接着剤の一部がパッケージ周辺部に流れ出してしまうことも想定される。パッケージの外部に接着剤が流れ出すと、製品（パッケージ）としての外形規格に合わなくなるので、かかる不都合に対処するための方策が必要である。

そこで、この第３の実施形態では、ピン固定用板２０ａの周辺部分にリング状にダム部ＤＰを設けることで、接着剤の硬化の際にその一部がパッケージ周辺部に流れ出すのを防止している。このダム部ＤＰは、ピン固定用板２０ａを構成する基材（例えば、ガラスエポキシ樹脂製の基板）に対しレーザ加工等を施して形成することができる。

（第４の実施形態）
図５は本発明の第４の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０ｃの構成を断面図の形態で示したものである。

この第４の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板（半導体パッケージ）１０ｃは、上述した第１の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０（図１）の構成と比べて、ピン固定用板２０に形成すべき接着剤（層）１９を、本パッケージの周辺部に対応する箇所を除いて形成した点で相違する。つまり、接着剤（層）１９の形成エリアを、図示のようにパッケージの端部から所定の距離（ＦＲで示す部分）だけパッケージ内部に後退させている。ＦＲで示す部分は、「接着剤の流れ出しのエリア」として規定される。他の構成については、第１の実施形態の場合と同様であるのでその説明は省略する。

本実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０ｃは、上述した第３の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０ｂ（図４）の代替案に相当する。つまり、この第４の実施形態では、ピン固定用板２０に形成する接着剤１９のエリアを少し小さめにする（その分、パッケージ周辺部に「接着剤の流れ出しのエリアＦＲ」を設ける）ことで、接着剤の硬化の際にその一部がパッケージ周辺部に流れ出しても、このエリアＦＲで留めるようにしている。

（第５の実施形態）
図６は本発明の第５の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０ｄの構成を断面図の形態で示したものである。

この第５の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板（半導体パッケージ）１０ｄは、上述した第１の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０（図１）の構成と比べて、ピン固定用板２０の所要の箇所にガス抜き孔ＧＨを多数設けた点で相違する。他の構成については、第１の実施形態の場合と同様であるのでその説明は省略する。

未硬化状態の接着剤が形成されたピン固定用板を所要の配線基板に接着したときに（本硬化時）、その接着剤から発生するガスにより接着剤層中に空隙（ボイド）が生成されることも想定される。このようなボイドが生じると、接着剤層の劣化（接着強度の低下）をひき起こすといった問題が生じる。

そこで、この第５の実施形態では、ピン固定用板２０にガス抜き孔ＧＨを適宜設けることで、接着剤１９から発生したガスを効果的に外部に逃している。これによって、ピン固定用板２０と配線基板（１１〜１８）との間に空隙（ボイド）が生成されるのを防止することができる。このようなガス抜き孔ＧＨは、ピン固定用板２０を構成する基材に対しレーザ加工等を施して形成することができる。

（ＰＧＡ型配線基板の製造方法）
次に、上述した各実施形態に係るＰＧＡ型配線基板を製造する方法について説明する。基本となる工程は各製造方法とも実質的に同じであるので、代表として、第２の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０ａ（図３）を製造する方法について説明する。図７及び図８はその製造工程の一例を示したものである。

先ず、本工程に入る前に、本発明を特徴付けるピン固定用板（その一方の面に未硬化状態の接着剤が形成されているもの）を接着する前の段階にある配線基板（図８（ａ）の下側に示す構造体）を用意する。すなわち、配線基板本体を構成する樹脂基板１１の両面に所要の形状にパターニング形成された配線層１２及び１３を有し、各配線層１２，１３の所要の箇所に画定されたパッド部を除いて両面を覆うように形成された保護膜としての絶縁層１４及び１５を備え、さらにチップ実装面側のパッド部（配線層１２）にはんだ１６が被着され、反対側のパッド部（配線層１３）にははんだ１７を介してピン１８のヘッド部１８ａが接合された配線基板を作製する。

樹脂基板１１の形態としては、上述したように少なくとも最表層に配線層が形成された基板であって、各配線層が基板内部を通して電気的に接続されている形態のものであれば十分である。例えば、ビルドアップ法を用いた多層構造の配線基板を利用することができる。これは、ベース基材としてのコア基板を中心としてその両面に、絶縁層の形成、絶縁層におけるビアホールの形成、ビアホールの内部を含めた配線パターン（配線層）の形成を順次繰り返して積み上げていくものである。絶縁層の材料としては典型的にエポキシ樹脂が用いられ、配線層の材料としては典型的に銅（Ｃｕ）が用いられる。かかるプロセスを経て形成された最表層の配線層１２，１３は、基板内部の所要箇所に適宜形成された各配線層及び各配線層間を相互に接続するビアホールを介して電気的に接続されている。

最表層の配線層１２，１３の所定の箇所に画定される各パッド部には、外部接続端子が接合されるので、配線層（Ｃｕ）１２，１３上にニッケル（Ｎｉ）めっき及び金（Ａｕ）めっきをこの順に施しておく。これは、外部接続端子を接合した時のコンタクト性を良くするため（Ａｕ層）と、このＡｕ層とパッド部を構成するＣｕ層との密着性を高め、ＣｕがＡｕ層中へ拡散するのを防止するため（Ｎｉ層）である。つまり、各パッド部はＣｕ／Ｎｉ／Ａｕの３層構造となっている。

さらに樹脂基板１１の両面に、それぞれ保護膜として機能するソルダレジスト層１４及び１５を形成する。例えば、感光性のエポキシ樹脂を樹脂基板１１及び配線層１２，１３上に塗布し、それぞれ樹脂層を所要の形状（配線層１２，１３のパッド部を除いた形状）にパターニングすることで、ソルダレジスト層１４，１５を形成することができる。さらに、樹脂基板１１のチップ実装面側のパッド部（配線層１２）にプリソルダによりはんだ１６を被着させ、その反対側のパッド部（配線層１３）に、はんだ１７を使用してピン１８を接合する。ピン１８の接合は、当該パッド部にはんだペーストを塗布し、このパッド部上にピン１８のヘッド部１８ａを当接させ、立設状態を保ったままリフローして行われる。

このようにして、ピン固定用板を接着する前の段階にある配線基板を用意した状態で、本工程に入る。

先ず最初の工程では（図７（ａ）参照）、ピン固定用板２１（図３参照）を構成する基材として、例えば、大きさが１０ｍｍ×１０ｍｍ〜７０ｍｍ×７０ｍｍ程度で、厚さが１０μｍ〜８００μｍ程度のガラスエポキシ樹脂製の基板（ビルドアップ配線基板のベース基材として用いられているコア材）を用意する。そして、この基板の所要の箇所に、樹脂基板１１の実装面側に設けたピン１８の配列に合わせて、それぞれ当該ピン１８（軸部１８ｂ）を挿通させるための貫通孔ＴＨ（その径がピン１８の１．１〜１．５倍程度）を形成する。例えば、機械ドリル加工、ＣＯ２ レーザやエキシマレーザ等によるレーザ加工、抜き型を用いたプレス加工等により形成することができる。さらに、基材として銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属板（ただし、その表面に絶縁処理を施したもの）を使用した場合には、エッチング加工によっても貫通孔ＴＨを形成することができる。このように基材に対して穴加工を施すことにより、図示のように一定の大きさで貫通孔ＴＨが形成されたピン固定用板２０が作製されたことになる。

なお、第３の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０ｂ（図４）については、この工程において、本パッケージの周辺部に対応する箇所にダム部ＤＰを形成することができる。また、第５の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０ｄ（図６）については、この工程において、ピン固定用板２０の所要の箇所にガス抜き孔ＧＨを形成することができる。

次の工程では（図７（ｂ）参照）、その作製されたピン固定用板２０の貫通孔ＴＨに対し、その貫通孔ＴＨの径よりも大きな一定の径（その径がピン１８の１．１〜１．５倍程度）をもって貫通孔ＴＨの途中の部分（深さが１／２程度）までを開口する。つまり、断面的に見て段差状に２段構成の貫通孔ＴＨ１（図３参照）を形成する。この追加の開口処理は、例えば、機械ドリル加工、フライス加工等により行うことができる。また、基材として金属板を使用している場合にはエッチング加工によっても開口することができる。このように追加の開口処理を施すことにより、図示のように貫通孔ＴＨ１が形成されたピン固定用板２１が作製されたことになる。

あるいは、この追加の開口処理（段差状の貫通孔ＴＨ１）の変形例として、断面的に見てテーパ状に傾斜した部分を含むような貫通孔ＴＨ２（ピン固定用板２２）を形成するようにしてもよい。この場合も、上記と同様の加工処理によって開口することができる。すなわち、その作製されたピン固定用板２０の貫通孔ＴＨに対し、その貫通孔ＴＨの径よりも大きな径をもってテーパ状に貫通孔ＴＨの途中の部分（深さが１／２程度）までを開口する。

次の工程では（図７（ｃ）参照）、ピン固定用板２１に貼付すべき接着剤（層）３０を用意する。先ず、接着剤層３０を構成する材料として、未硬化状態（Ｂステージ状態）のエポキシ樹脂、アクリル樹脂等からなるフィルム状の接着剤３０（厚さが５〜３００μｍ程度）を用意する。次に、このフィルム状の接着剤３０に、ピン固定用板２１に形成した貫通孔ＴＨ１の配列（すなわち、ピン１８の配列）に合わせて、開口部ＯＰを形成する。この開口部ＯＰの大きさは、少なくとも、ピン固定用板２１に形成した貫通孔ＴＨ１の径の大きい方の側（図示の例では、上側）の大きさに選定されている。開口部ＯＰは、例えば、機械ドリル加工、レーザ加工、抜き型を用いたプレス加工等により形成することができる。

次の工程では（図７（ｄ）参照）、貫通孔ＴＨ１が形成されたピン固定用板２１の一方の面（貫通孔ＴＨ１の径の大きい方の側の面）に、貫通孔ＴＨ１の位置に開口部ＯＰの位置を合わせて接着剤（層）３０を仮付けする。その際、接着剤３０の本硬化温度（１２０〜１８０℃前後）よりも低い温度（５０〜１１０℃前後）で仮付けする。

次の工程では（図８（ａ）参照）、ピン固定用板２１の接着剤層３０（未硬化状態）が貼付されている側の面を、これとは別工程であらかじめ用意した配線基板（図中、下側に示す構造体：１１〜１８）のピン１８が接合されている側の面に対向させ、ピン１８の軸部１８ｂをそれぞれ対応する貫通孔ＴＨ１に挿通させて、対向する両面を当接させる。

次の工程では（図８（ｂ）参照）、対向する両面が当接されたピン固定用板２１（未硬化状態の接着剤層３０）と配線基板１０ａとを、プレス４０により加圧し、更に２０〜１８０℃前後の温度で加熱して、接着する。その加熱の際、接着剤層３０は硬化して、図示のようにピン１８のヘッド部１８ａの周囲を覆い、さらにピン固定用板２１の貫通孔ＴＨ１とピン１８の軸部１８ｂとの隙間を充填する。このとき、図８（ｂ）には明示していないが、接着剤層３０の接着剤は貫通孔ＴＨ１内からピン１８の軸部１８ｂ上にわずかに這い上がる。

以上の工程により、第２の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板１０ａ（図３）が製造されたことになる。

上述したプロセスでは、フィルム状の樹脂を用いて接着剤層３０を形成した場合を例にとって説明したが、使用する材料がフィルム状のものに限定されないことはもちろんであり、液状（ペースト状）の樹脂を使用することも可能である。図９は、その場合の幾つかの方法を簡略化して示したものである。

基本的なプロセスは、先ず、所要の箇所に貫通孔ＴＨ１が形成されたピン固定用板２１の一方の面に、図９（ａ１）、（ａ２）又は（ａ３）に示した方法により、液状もしくはペースト状の樹脂（エポキシ樹脂、アクリル樹脂等）を塗布し、次に、図９（ｂ）に示すように、その塗布された樹脂（接着剤３０）を仮乾燥させる。その際、接着剤３０の本硬化温度よりも低い温度で仮乾燥させる。これによって、図７（ｄ）に示したものと同等の構造体が出来上がる。

図９（ａ１）に示す例では、スクリーン印刷法により樹脂を塗布している。すなわち、樹脂基板１１に設けたピン１８の配列に合わせてその配列部（貫通孔ＴＨ１に対応する箇所）を隠すようにパターニングされたマスク５１をピン固定用板２１上に配置し、スキージー５２を用いて、樹脂ペースト３０ａをマスク５１の開口部に押し出してピン固定用板２１上に塗布する。また、図９（ａ２）に示す例では、液状の樹脂（接着剤３０ｂ）の入ったディスペンサ５３を用いて、そのノズルから適量の樹脂３０ｂをピン固定用板２１上に塗布している。また、図９（ａ３）に示す例では、ピン固定用板２１上に向けてシャワー５４から液状の樹脂（接着剤３０ｃ）を噴霧することで塗布している。その際、樹脂は霧状に散布されるので、ピン固定用板２１の塗布対象面と反対側の面と側面に保護シート５５を貼り付けておくことで、不要な樹脂が付かないようにする。

上述した各実施形態においては、本発明を特徴付けるピン固定用板（その一方の面に未硬化状態の接着剤が形成されているもの）を接着する前の段階にある配線基板の形態として樹脂基板１１を使用した場合を例にとって説明したが、本発明の要旨からも明らかなように、樹脂基板に限定されないことはもちろんである。例えば、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）において用いられているようなシリコン基板の形態であってもよい。この形態の場合には、上記の配線層１２，１３の所要の箇所に画定されたパッド部の代わりに、シリコン（Ｓｉ）基板上にアルミニウム（Ａｌ）の電極パッドが設けられ、上記のソルダレジスト層１４，１５の代わりに、ＳｉＯ_２ 、ＳｉＮ、ポリイミド樹脂等からなるパッシベーション膜が設けられる。

本発明の第１の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板の構成を模式的に示す断面図である。 図１のＰＧＡ型配線基板における要部（ピン−基板間接続部）の各種変形例に係る構造を模式的に示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の第５の実施形態に係るＰＧＡ型配線基板の構成を模式的に示す断面図である。 図３のＰＧＡ型配線基板の製造方法の工程を示す断面図である。 図７の工程に続く工程を示す断面図である。 図７の工程で行う「接着剤層の形成処理」の他の方法を説明するための図である。 従来のチップ実装時における問題点を説明するための図である。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…ＰＧＡ型配線基板、
１１…樹脂基板（配線基板本体）、
１２，１３…配線層（パッド部）、
１４，１５…ソルダレジスト層（保護膜／絶縁層）、
１６，１７…はんだ、
１８…ピン（外部接続端子）、
１８ａ，１８ｃ…（ピンの）ヘッド部、
１８ｂ…（ピンの）軸部、
１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ，１９ｆ，３０…接着剤（層）、
２０，２０ａ，２１，２２…ピン固定用板、
ＤＰ…ダム部、
ＦＲ…接着剤の流れ出しのエリア、
ＧＨ…ガス抜き孔、
ＴＨ，ＴＨ１，ＴＨ２…貫通孔。

Claims (18)

1. 表面にパッド部が形成された配線基板と、
   ヘッド部及び該ヘッド部に接合された軸部を有するピンと、
   貫通孔が形成されたピン固定用板とを備え、
   前記ピンのヘッド部が、導電性材料を介して前記パッド部に接合され、
   前記ピン固定用板が、接着剤層を介して前記配線基板の表面に接着され、
   前記貫通孔に前記ピンの軸部が挿通されると共に、前記接着剤層の接着剤が、前記貫通孔と前記軸部との隙間に充填され、且つ前記軸部上を前記貫通孔の外まで這い上がっていることを特徴とするＰＧＡ型配線基板。
2. 前記配線基板の表面に前記パッド部を露出させてソルダレジスト層が設けられ、
   前記ピン固定用板が、前記接着剤層を介して前記ソルダレジスト層に接着され、
   前記貫通孔に前記ピンの軸部が挿通されると共に、前記ソルダレジスト層の表面から突出する前記ヘッド部の部分が、前記貫通孔内に収容されていることを特徴とする請求項1に記載のＰＧＡ型配線基板。
3. 前記貫通孔は、断面的に見て一定の大きさで形成されていることを特徴とする請求項1又は２に記載のＰＧＡ型配線基板。
4. 前記貫通孔は、断面的に見て段差状に２段構成で形成されていることを特徴とする請求項1又は２に記載のＰＧＡ型配線基板。
5. 前記貫通孔は、断面的に見てテーパ状に傾斜した部分を含む形状に形成されていることを特徴とする請求項1又は２に記載のＰＧＡ型配線基板。
6. 前記ピン固定用板は、その周辺部に対応する箇所にダム部を有することを特徴とする請求項1又は２に記載のＰＧＡ型配線基板。
7. 前記ピン固定用板は、ガス抜き孔を有することを特徴とする請求項1又は２に記載のＰＧＡ型配線基板。
8. 前記接着剤層は、前記配線基板の端部から内部の方向に後退させて設けられていることを特徴とする請求項1又は２に記載のＰＧＡ型配線基板。
9. 表面にパッド部が形成され、該パッド部にピンのヘッド部が導電性材料を介して接合された配線基板を用意する工程と、
   貫通孔が形成されたピン固定用板を作製する工程と、
   前記ピン固定用板の一方の面に未硬化状態の接着剤層を形成する工程と、
   前記配線基板の前記ピンが接合されている側の面に前記ピン固定用板の前記接着剤層が形成されている側の面を対向させ、当該ピンのヘッド部に接合された軸部を前記貫通孔に挿通させて対向する両面を当接させる工程と、
   前記接着剤層を、その接着剤が前記貫通孔と前記軸部との隙間を充填し、且つ前記軸部上を前記貫通孔の外まで這い上がるように硬化させて、前記配線基板に前記ピン固定用板を接着する工程とを含むことを特徴とするＰＧＡ型配線基板の製造方法。
10. 前記配線基板を用意する工程において、前記配線基板の表面に前記パッド部を露出させてソルダレジスト層を形成し、また、前記ピンのヘッド部の部分を前記ソルダレジスト層の表面から突出させて前記パッド部に接合させ、
    前記配線基板に前記ピン固定用板を接着する工程において、該ピン固定用板を前記接着剤層を介して前記ソルダレジスト層に接着すると共に、前記ピンのヘッド部の部分を前記貫通孔内に収容することを特徴とする請求項９に記載のＰＧＡ型配線基板の製造方法。
11. 前記ピン固定用板を作製する工程は、前記ピンの配列に合わせた位置に一定の大きさで貫通孔を形成する工程を含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載のＰＧＡ型配線基板の製造方法。
12. 前記ピン固定用板を作製する工程は、前記ピンの配列に合わせた位置に一定の径で貫通孔を形成する工程と、該貫通孔よりも大きな一定の径をもって該貫通孔の途中の部分までを開口する工程とを含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載のＰＧＡ型配線基板の製造方法。
13. 前記ピン固定用板を作製する工程は、前記ピンの配列に合わせた位置に一定の径で貫通孔を形成する工程と、該貫通孔よりも大きな径をもってテーパ状に該貫通孔の途中の部分までを開口する工程とを含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載のＰＧＡ型配線基板の製造方法。
14. 前記ピン固定用板を作製する工程において、該ピン固定用板の周辺部に対応する箇所にダム状に隆起させた部分を形成することを特徴とする請求項９又は１０に記載のＰＧＡ型配線基板の製造方法。
15. 前記ピン固定用板を作製する工程において、該ピン固定用板にガス抜き孔を形成することを特徴とする請求項９又は１０に記載のＰＧＡ型配線基板の製造方法。
16. 前記ピン固定用板の一方の面に未硬化状態の接着剤層を形成する工程において、該接着剤層を、該ピン固定用板の周辺部に対応する箇所を除いて形成することを特徴とする請求項９又は１０に記載のＰＧＡ型配線基板の製造方法。
17. 前記配線基板に前記ピン固定用板を接着する工程において、前記接着剤の使用量を調整することにより這い上がり量を調整することを特徴とする請求項９に記載のＰＧＡ型配線基板の製造方法。
18. 前記配線基板に前記ピン固定用板を接着する工程において、該ピン固定用板及び該ピン固定用板に被着された未硬化の接着剤層を加圧し、加熱して接着することを特徴とする請求項９に記載のＰＧＡ型配線基板の製造方法。

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