JPH09232735A - 回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板を貫通するスルーホールの開口部の一端
に形成した、樹脂製の凸状突出部から成る端子用バンプ
を外部接続用端子とする回路基板において、多数個の端
子用バンプの各高さを可及的に一定にし得る回路基板を
提供する。 【解決手段】 樹脂製の基板１０の一面に形成された導
体パターン１８と、基板１０の他面に形成された外部接
続用端子としての端子用バンプ３０とが、電気的に接続
された回路基板において、該端子用バンプ３０が、基板
１０の他面から半球状に突出するように、基板１０と一
体に成形された凸状突出部２０と、凸状突出部２０の表
面を覆う金属層２２とから構成され、且つ基板１０を貫
通し凸状突出部２０の略中央部に一端が開口された貫通
孔１２の内壁面に金属層１４が形成されて成るスルーホ
ール１６によって、導体パターン１８と端子用バンプ３
０とが電気的に接続されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回路基板及びその製
造方法に関し、更に詳細には樹脂製基板の一面に形成さ
れた導体パターンと、前記基板の他面に形成された外部
接続用端子としての端子用バンプとが、前記基板を貫通
するスルーホールを介して電気的に接続された回路基板
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置等に使用される回路基板に
は、図８に示す回路基板１００が使用されている。この
回路基板１００は、樹脂製基板１０２の略中央部に半導
体素子を搭載する搭載穴１０４が形成され、基板１０２
の底面には、搭載穴１０４を囲むように、多数の外部接
続用端子としての端子用バンプ１０６、１０６・・が装
着されている。かかる端子用バンプ１０６は、はんだボ
ールを溶融して形成されたものであり、図９に示すよう
に、基板１０２の他面に形成されたランド１０８から半
球状に突出して形成されている。このランド１０８は、
基板１０２の一面に形成された導体パターン１１０と、
基板１０２を貫通する貫通孔１１４の内壁面に金属層１
１６が形成されて成るスルーホール１１２を介して電気
的に接続されており、半球状の端子用バンプ１０６は導
体パターン１１０と電気的に接続されている。また、端
子用バンプ１０６を形成するはんだボールの一部は、ス
ルーホール１１２中に充填され、半球状の端子用バンプ
１０６と導体パターン１１０との電気的な接続をより確
実なものとしている。

【０００３】図９に示す端子用バンプ１０６を外部接続
用端子とすることによって、基板面全体を外部接続用端
子の設置スペースとすることができ、半導体装置の多ピ
ン化を図ることができる。しかし、図９に示す端子用バ
ンプ１０６では、端子用バンプ１０６が装着された半導
体装置を実装した際に、端子用バンプ１０６が潰れるお
それがある。また、端子用バンプ１０６を形成するはん
だの融点は、回路基板１００に搭載した半導体素子と導
体パターン１１０とのボンディングや樹脂封止の際に、
基板１０２等に加えられる加熱温度よりも低温の場合が
多いため、ボンディングや樹脂封止後に、はんだボール
を溶融して端子用バンプ１０６を形成する。かかるはん
だボールの溶融の際に、ボンディングや樹脂封止後の半
導体装置を加熱するため、半導体装置内に熱ストレスが
生じ、半導体装置を構成する構成部材の破損等を惹起す
ることがある。

【０００４】この様な、図９に示す従来の端子用バンプ
１０６に対し、特開平７−２２６４５６号公報には、は
んだボールを溶融することなく外部接続用端子としての
端子用バンプを形成し得る半導体装置用パッケージの製
造方法が提案されている。かかる半導体装置用パッケー
ジの製造方法の概要を図１０によって説明する。先ず、
樹脂製基板１０２の両面に金属層１２２を形成すると共
に、基板１０２を貫通する貫通孔１２０の内壁面にも金
属層１２２を形成してスルーホール１２４とする〔図１
０（ａ）〕。この基板１０２の裏面において、スルーホ
ール１２４の開口縁の周囲に、フォトリソ法によってラ
ンド１２６を形成する〔図１０（ｂ）〕。ランド１２６
は、基板１０２の表面の金属層１２２とスルーホール１
２４を介して電気的に接続されている。

【０００５】次いで、スルーホール１２４の表側開口部
から電気絶縁性又は導電性の樹脂ペーストを押し込み、
樹脂ペーストの一部をスルーホール１２４の裏側開口部
からランド１２６上に一定量押し出し、押し出された樹
脂ペーストの自重と表面張力とに因り半球状の凸状突出
部１２８を形成する〔図１０（ｃ）〕。この半球状の凸
状突出部１２８を形成する樹脂ペーストを固化した後、
樹脂製の凸状突出部１２８の表面及び基板１０２の表面
に、めっき等によって金属層１３０、１３０を形成する
〔図１０（ｃ）〕。凸状突出部１２８の表面に金属層１
３０が形成されて成る外部接続用端子としての端子用バ
ンプ１３２は、金属層１３０によってスルーホール１２
４と電気的に接続され且つ保護される。その後、金属層
１２２、１３０が形成された基板１０２の表面に、フォ
トリソ法によって導体パターン１３４を形成する〔図１
０（ｄ）〕。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１０に示す方法で得
られた半導体装置用パッケージでは、端子用バンプ１３
２が実質的に樹脂製であるため、実装時に潰れるおそれ
を解消でき、且つはんだボールの溶融のために半導体装
置を再加熱することを要せず、半導体装置の再加熱に起
因する問題も解消できる。しかしながら、通常、スルー
ホールの径は約０．３ｍｍ程度であるため、基板に形成
された多数個のスルホールから高粘度の樹脂ペーストを
押し出して半球状の突出部を形成することは困難であ
る。特に、多数個のスルーホールの各々に形成した半球
状の突出部の高さを等しくすることは至難のことであ
る。但し、図１０に示すように、基板を貫通するスルー
ホールの開口部の一端に形成した、樹脂製の凸状突出部
を外部接続用端子としての端子用バンプに形成すること
は、はんだボールを溶融して外部接続用端子を形成する
従来の回路基板において発生した種々の問題を解決でき
る可能性が高い。そこで、本発明の課題は、基板を貫通
するスルーホールの開口部の一端に形成した、実質的に
樹脂製の凸状突出部から成る端子用バンプを外部接続用
端子とする回路基板において、多数個の端子用バンプの
各高さを可及的に一定にし得る回路基板及びその製造方
法を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は前記課題を
解決すべく検討した結果、基板を貫通するスルーホール
の開口部の一端に形成する樹脂製の凸状突出部を、基板
と共に溶融成形することによって、基板を貫通するスル
ーホールの各開口部の一端に形成した、実質的に樹脂製
の凸状突出部から成る端子用バンプの高さを可及的に一
定にできることを見出し、本発明に到達した。すなわ
ち、本発明は、樹脂製基板の一面に形成された導体パタ
ーンと、前記基板の他面に形成された外部接続用端子と
しての端子用バンプとが、電気的に接続された回路基板
において、該端子用バンプが、前記基板の他面から凸状
に突出するように、前記基板と一体に成形された凸状突
出部と、前記凸状突出部の表面を覆う金属層とから構成
され、且つ前記基板を貫通し凸状突出部の略中央部に一
端が開口された貫通孔の内壁面に金属層が形成されて成
るスルーホールによって、前記導体パターンと端子用バ
ンプとが電気的に接続されていることを特徴とする回路
基板にある。

【０００８】また、本発明は、樹脂製基板の一面に形成
された導体パターンと、前記基板の他面に形成された外
部接続用端子としての端子用バンプとを、前記基板を貫
通するスルーホールを介して電気的に接続した回路基板
を製造する際に、該基板の他面から凸状に突出する凸状
突出部が形成された樹脂製の基板を溶融成形すると共
に、前記基板を貫通して一端が前記凸状突出部の略中央
部に開口する貫通孔を形成し、次いで、前記貫通孔の内
壁面を含む基板の全表面にめっき等によって金属層を形
成した後、前記基板の一面に形成した金属層にエッチン
グを施して導体パターンを形成すると共に、前記基板の
他面に形成した金属層にエッチングを施し、前記貫通孔
の内壁面に金属層が形成されて成るスルーホールと電気
的に接続された金属層が凸状突出部の表面に形成されて
成る、端子用バンプを形成することを特徴とする回路基
板の製造方法にある。

【０００９】この様な本発明において、基板を構成する
樹脂を熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂とし、凸状突出部
と貫通孔とを具備する基板を溶融成形することによっ
て、凸状突出部と貫通孔とを同時に成形できる。また、
スルーホールの断面形状を、導体パターン側の開口部よ
りも凸状突出部側の開口部が狭いテーパ形状とすること
により、本発明の回路基板を使用した半導体装置を実装
基板に実装する際に、接合に使用する溶融はんだの毛細
管現象に因るスルーホール内への吸い上げ現象を可及的
に防止できる。この溶融はんだの毛細管現象に因るスル
ーホール内への吸い上げ現象を完全防止せんとする場合
には、スルーホールを樹脂や金属等の充填材で閉塞する
ことが好ましい。更に、本発明においては基板を溶融成
形するため、凸状突出部の形状を任意の形状、例えば半
球状、角錐状、円錐状、角柱状、又は円柱状とすること
が可能である。

【００１０】かかる本発明によれば、基板を貫通するス
ルーホールの開口部の一端に形成する凸状突出部を、基
板と一体に溶融成形によって形成する。このため、前掲
の公報に記載された如く、スルーホールの開口の一端か
ら樹脂ペーストを押し出して凸状突出部を形成する場合
に比較して、凸状突出部を容易に成形でき、しかも形成
された凸状突出部の高さを可及的に一定とすることがで
きる。従って、最終的に得られる回路基板には、高さが
可及的に一定の端子用バンプを外部接続用端子として具
備することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明を図面によって更に詳細に
説明する。図１は、本発明に係る回路基板の部分断面図
であり、熱可塑性樹脂から成る樹脂製の基板１０には、
基板１０を貫通する貫通孔１２の内壁面に金属層１４が
形成されたスルーホール１６が設けられている。このス
ルーホール１６の一端が開口された基板１０の一面に
は、スルーホール１６を形成する銅層等の金属層１４と
電気的に接続された導体パターン１８が形成されてい
る。また、スルーホール１６の他端は、基板１０の他面
から半球状に突出する凸状突出部２０の略中央部に開口
されている。この凸状突出部２０は、後述するように、
基板１０と一体に溶融成形されたものである。かかる凸
状突出部２０の表面は、スルーホール１６を形成する金
属層１４と電気的に接続された銅層等の金属層２２によ
って覆われ、外部接続用端子としての端子用バンプ３０
を形成している。この様に、本発明に係る回路基板にお
いては、基板１０の一面に形成された導体パターン１８
と端子用バンプ３０とは、スルーホール１６を介して電
気的に接続されている。

【００１２】図１に示す端子用バンプ３０を外部接続用
端子として具備する回路基板を、実装基板に実装した状
態を図２に示す。図２に示す実装基板２４のパッド２６
に当接した端子用バンプ３０は、はんだ等の金属ろう材
３２によってパッド２６に固着されている。かかる金属
ろう材３２は、加熱溶融されたとき、その表面張力によ
って端子用バンプ３０の表面を形成する金属層２２に沿
って這い上がり、端子用バンプ３０とパッド２６との接
合を確実なものとする。ところで、図１に示すスルーホ
ール１６の断面形状が円柱状であるため、スルーホール
１６が細径化された回路基板を実装基板に実装する際
に、はんだ等の金属ろう材を溶融したとき、溶融した金
属ろう材が毛細管現象でスルーホール１６内に吸い上げ
られる吸い上げ現象が発生する。このため、はんだ等の
金属ろう材の使用量が増加することがある。

【００１３】かかる金属ろう材の吸い上げ現象は、図３
に示すように、スルーホールの断面形状を、導体パター
ン１８側の開口部よりも半球状端子用バンプ３０側の開
口部を狭いテーパ形状とすることがよって抑制すること
ができる。また、金属ろう材の吸い上げ現象の完全防止
を図るには、図４に示すように、スルーホール１６を樹
脂や金属等の充填材２８で閉塞することが好ましい。こ
こで、充填材２８として、はんだ等の金属を使用する場
合、はんだ浴中の溶融はんだ中に端子用バンプ３０を浸
漬し、毛細管現象で溶融はんだを吸い上げることによっ
て、スルーホール１６内を閉塞できる。この際に、はん
だを充填材２８として使用する場合には、半導体素子の
アッセンブリ工程等における加熱温度よりも高融点のも
のを使用する。一方、充填材として樹脂を使用する場合
には、基板１０の一面又は他面或いは両面に、樹脂ペー
ストをスクリーン印刷等によって塗布する際に、スルー
ホール１６内に樹脂ペーストを押し込み閉塞することが
できる。尚、スルーホール１６の金属又は樹脂に因る閉
塞は、スルーホール１６内に樹脂又は金属を完全充填す
ることが好ましいが、金属ろう材の吸い上げ現象防止の
観点からはスルーホール１６の少なくとも一部が閉塞さ
れていればよい。

【００１４】図１〜図３に示す端子用バンプ３０を具備
する回路基板は、図５に示す製造方法で形成できる。先
ず、基板１０の他面から半球状に突出する凸状突出部２
０と、基板１０の厚み方向に貫通し凸状突出部２０の略
中央部に一端が開口する貫通孔１２とを具備する樹脂製
基板１０を成形する〔図５（ａ）〕。この基板１０は、
熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を使用する溶融成形によ
って成形できる。かかる基板１０を成形する成形金型の
上型又は下型の一方に、貫通孔形成用のピンを立設する
ことによって、図５（ａ）に示す基板１０を成形でき
る。ここで、熱可塑性樹脂としては、芳香族ポリエステ
ル等の液晶ポリマー、ポリエーテルイミド、ポリフェニ
レンサルファイド、芳香族ポリアミド等を好適に使用で
き、熱硬化性樹脂としては、エポキシ等を好適に使用で
きる。特に、端子用バンプ３０の高密度化や基板の薄肉
化には、熱硬化性樹脂が好適である。尚、かかる熱可塑
性樹脂又は熱硬化性樹脂を使用する溶融成形によって、
凸状突出部２０が他面に形成された基板１０を成形した
後、貫通孔１２をドリルやレーザー等によって基板１０
に穿設してもよい。

【００１５】次いで、貫通孔１２の内壁面を含む基板１
０の表面に、銅層等の金属層１４を形成する〔図５
（ｂ）〕。この金属層１４は、基板１０の表面に無電解
めっきや蒸着によって金属薄膜を形成した後、電解めっ
きで所定厚さの金属層とすることが好ましい。更に、必
要に応じてニッケルめっき等のめっきを施してもよい。
この様に、金属層１４を貫通孔１２の内壁面にも形成す
ることによって、貫通孔１６を基板１０の両面に形成さ
れた金属層１４、１４を電気的に接続するスルーホール
１６とすることができる。かかる基板１０の両面に形成
された金属層１４、１４には、フォトリソ法によって導
体パターン等を形成すべく、基板１０の両面に感光性レ
ジストを塗布し、感光性レジスト層３６、３６を形成す
る〔図５（ｃ）〕。かかる感光性レジストを塗布する際
に、スルーホール１６内にも感光性レジストを押し込
む。尚、図５（ｃ）に示す様に、スルーホール１６内に
感光性レジストを完全充填することが好ましいが、スル
ーホール１６の少なくとも一部が閉塞されるように、感
光性レジストをスルーホール１６内に押し込んでいても
よい。

【００１６】更に、基板１０の両面に形成した感光性レ
ジスト層３６、３６に、所望パターンを露光し現像する
ことよって、エッチング等によって除去する金属層１４
を露出させる〔図５（ｄ）〕。この様にして露出した金
属層１４をエッチング等によって除去した後、残留した
感光性レジスト層３６、３６及びスルーホール１６内の
感光性レジストの全てを除去することによって、図１に
示す半球状の端子用バンプ３０が形成された回路基板を
得ることができる。一方、スルーホール１６内の感光性
レジストを除去することなく基板１０の表面上に残留さ
れた感光性レジスト層３６、３６のみを除去することに
よって、図４に示す回路基板を得ることができる。得ら
れた回路基板の導体パターン１８や半球状端子用バンプ
３０の表面には、更に金めっき等のめっきを施してもよ
い。尚、図１に示す回路基板においても、導体パターン
１８等を保護すべくソルダーレジストを塗布する際に、
スルーホール１６内にソルダーレジストを押し込むこと
によって、図４に示す回路基板を得ることができる。

【００１７】図３に示す回路基板を形成する場合は、図
５（ａ）の工程において、一面側の開口部よりも他面側
の開口部を狭いテーパ形状とする貫通孔１２を具備する
基板１０を溶融成形することによって、容易に得ること
ができる。この様に、貫通孔１２の断面形状をテーパ状
とすることによって、貫通孔１２の内壁面にもめっき等
により金属層１４を容易に形成できる。更に、基板１０
の両面及び貫通孔１２の内壁面に形成した金属層１４を
パターニングする際に、金属層１４に塗布した感光性レ
ジストに所定パターンを露光・現像するとき、テーパ状
の貫通孔１２の内壁面にも充分露光することができ、金
属層１４のパターニング精度を向上し得る。また、図１
又は図３に示す基板１０に形成されたスルーホール１６
の導体パターン１８側の開口部に、他の基板１０に形成
された端子用バンプ３０を挿入することによって、基板
１０同士の位置決めを容易に行いつつ複数枚の基板を積
層できる。

【００１８】図５に示す製造方法では、図５（ｄ）に示
す工程において、導体パターン１８や端子用バンプ３０
の金属層２２を形成する部分の感光性レジスト層３６、
３６を残存しているが、図６（ｅ）に示す様に、導体パ
ターン１８や端子用バンプ３０の金属層２２を形成する
部分の感光性レジスト層３６、及びスルーホール１６内
の感光性レジストを除去し、導体パターン１８や端子用
バンプ３０の金属層２２を形成する部分の金属層１４、
及びスルーホール１６の金属層１４を露出させてもよ
い。この場合、スルーホール１６を含む金属層１４の露
出面に、電解めっきによって銅、ニッケル、金等の金属
層３８を積層する〔図６（ｆ）の工程〕。次いで、図６
（ｆ）の工程にて、残存させた感光性レジスト層３６、
３６を剥離した後、金属層１４のみを溶解するエッチン
グ液によって、露出した金属層１４を除去し、図１に示
す回路基板を得ることができる〔図６（ｇ）の工程〕。

【００１９】以上、説明してきた回路基板に形成した端
子用バンプ３０は、半球状であったが、本発明において
は、凸状突出部２０を溶融成形で形成できるため、凸状
突出部２０の形状を任意に形成でき、端子用バンプ３０
の形状も任意とすることができる。このため、回路基板
に要求される実装特性等を考慮して端子用バンプ３０の
形状を決定できる。尚、図７（ａ）に示す様に、三角錐
状又は円錐状、或いは図７（ｂ）に示す様に、角柱状又
は円柱状とすることによって、凸状突出部２０を具備す
る基板１０を容易に溶融成形できる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、高さが可及的に一定の
端子用バンプを外部接続用端子として具備する回路基板
を容易に得ることができる。このため、例えば本発明の
回路基板を使用した半導体装置を実装基板に実装する際
に、半導体装置を容易に且つ確実に実装することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回路基板の一例を示す部分断面図
である。

【図２】図１に示す回路基板を実装基板に実装した状態
を説明するための部分断面図である。

【図３】本発明に係る回路基板の他の例を示す部分断面
図である。

【図４】本発明に係る回路基板の他の例を示す部分断面
図である。

【図５】本発明に係る回路基板を製造する製造方法の一
例を説明するための工程図である。

【図６】本発明に係る回路基板を製造する製造方法の他
の例を説明するための工程図である。

【図７】基板１０に形成する凸状突出部２０の他の例を
示す部分断面図である。

【図８】外部接続用端子としての端子用バンプが形成さ
れた回路基板を説明するための底面図である。

【図９】従来の回路基板を説明するための部分断面図で
ある。

【図１０】特開平７−２２６４５６号公報において提案
された回路基板の製造方法を説明するための工程図であ
る。

【符号の説明】

１０ 基板 １２ 貫通孔 １４、２２ 金属層 １６ スルーホール １８ 導体パターン ２０ 凸状突出部 ２８ 充填材 ３０ 端子用バンプ ３６ 感光性レジスト層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安達 透 大阪市平野区加美北９丁目14番29号 大阪 真空化学株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂製基板の一面に形成された導体パタ
   ーンと、前記基板の他面に形成された外部接続用端子と
   しての端子用バンプとが、電気的に接続された回路基板
   において、 該端子用バンプが、前記基板の他面から凸状に突出する
   ように、前記基板と一体に成形された凸状突出部と、前
   記凸状突出部の表面を覆う金属層とから構成され、 且つ前記基板を貫通し凸状突出部の略中央部に一端が開
   口された貫通孔の内壁面に金属層が形成されて成るスル
   ーホールによって、前記導体パターンと端子用バンプと
   が電気的に接続されていることを特徴とする回路基板。
2. 【請求項２】 基板を構成する樹脂が熱可塑性樹脂又は
   熱硬化性樹脂である請求項１記載の回路基板。
3. 【請求項３】 スルーホールの断面形状が、導体パター
   ン側の開口部よりも凸状突出部側の開口部が狭いテーパ
   形状である請求項１又は請求項２記載の回路基板。
4. 【請求項４】 スルーホールの少なくとも一部が、樹脂
   や金属等の充填材で閉塞されている請求項１〜３のいず
   れか一項記載の回路基板。
5. 【請求項５】 凸状突出部の形状が、半球状、角錐状、
   円錐状、角柱状、又は円柱状である請求項１〜４のいず
   れか一項記載の回路基板。
6. 【請求項６】 複数枚の基板が積層されている請求項１
   〜５のいずれか一項記載の回路基板。
7. 【請求項７】 樹脂製基板の一面に形成された導体パタ
   ーンと、前記基板の他面に形成された外部接続用端子と
   しての端子用バンプとを、前記基板を貫通するスルーホ
   ールを介して電気的に接続した回路基板を製造する際
   に、 該基板の他面から凸状に突出する凸状突出部が形成され
   た樹脂製の基板を溶融成形すると共に、前記基板を貫通
   して一端が前記凸状突出部の略中央部に開口する貫通孔
   を形成し、 次いで、前記貫通孔の内壁面を含む基板の全表面にめっ
   き等によって金属層を形成した後、 前記基板の一面に形成した金属層にエッチング等を施し
   て導体パターンを形成すると共に、 前記基板の他面に形成した金属層にエッチング等を施
   し、前記貫通孔の内壁面に金属層が形成されて成るスル
   ーホールと電気的に接続された金属層が凸状突出部の表
   面に形成されて成る、端子用バンプを形成することを特
   徴とする回路基板の製造方法。
8. 【請求項８】 基板を構成する樹脂を熱可塑性樹脂又は
   熱硬化性樹脂とし、凸状突出部と貫通孔とを具備する基
   板を溶融成形する請求項７記載の回路基板の製造方法。
9. 【請求項９】 スルーホールの断面形状を、導体パター
   ン側の開口部よりも凸状突出部側の開口部が狭いテーパ
   形状とする請求項７又は請求項８記載の回路基板の製造
   方法。
10. 【請求項１０】 スルーホールの少なくとも一部を、樹
    脂や金属等の充填材で閉塞する請求項７〜９のいずれか
    一項記載の回路基板の製造方法。
11. 【請求項１１】 凸状突出部の形状を、半球状、角錐
    状、円錐状、角柱状、又は円柱状とする請求項７〜１０
    のいずれか一項記載の回路基板の製造方法。