はんだバンプを有する配線基板の製造方法
【課題】はんだバンプの消失を防止することにより、歩留まりを向上させることができる、はんだバンプを有する配線基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】配線基板は、基板準備工程、はんだペースト供給工程、ボール搭載工程、リフロー工程及び洗浄工程を経て製造される。基板準備工程では、基板主面１２上のバンプ形成領域Ｒ１内にパッド２１が配置された基板１１を準備する。はんだペースト供給工程では、パッド２１上に、はんだ成分及びフラックス成分を含むはんだペーストＰ１を供給する。ボール搭載工程では、パッド２１上に、フラックスを供給せずに直径が２００μｍ以下のはんだボール６１を搭載する。リフロー工程では、はんだボール６１をはんだペーストＰ１とともに加熱溶融させてはんだバンプを形成する。洗浄工程では、はんだバンプが形成された基板１１を洗浄する。
【解決手段】配線基板は、基板準備工程、はんだペースト供給工程、ボール搭載工程、リフロー工程及び洗浄工程を経て製造される。基板準備工程では、基板主面１２上のバンプ形成領域Ｒ１内にパッド２１が配置された基板１１を準備する。はんだペースト供給工程では、パッド２１上に、はんだ成分及びフラックス成分を含むはんだペーストＰ１を供給する。ボール搭載工程では、パッド２１上に、フラックスを供給せずに直径が２００μｍ以下のはんだボール６１を搭載する。リフロー工程では、はんだボール６１をはんだペーストＰ１とともに加熱溶融させてはんだバンプを形成する。洗浄工程では、はんだバンプが形成された基板１１を洗浄する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだバンプを有する配線基板の製造方法に係り、特には、はんだボールを搭載することではんだバンプを形成する配線基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＣチップを搭載してなる配線基板（いわゆる半導体パッケージ）がよく知られている。ＩＣチップの底面には通常多数の端子が設けられており、それら端子との電気的な接続を図るための構造として、はんだバンプを有するパッド（いわゆるＣ４パッド：Controlled Collapsed Chip Connectionパッド）を配線基板の主面上に多数設けたものが用いられている（例えば特許文献１参照）。以下、上記の配線基板の製造方法について簡単に説明する。
【０００３】
まず、基板主面上のバンプ形成領域内に形成された複数のパッドに対して、フラックスを印刷塗布する。次に、はんだボール搭載用マスクなどを用いて複数のパッド上にはんだボールを搭載させる。さらに、リフローによりはんだボールを加熱溶融させることにより、はんだバンプを形成する（例えば特許文献１参照）。その後、はんだバンプが形成された基板を洗浄する洗浄工程を行えば、配線基板が完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７３９９９号公報（図５，図６など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記従来技術の場合、フラックス中に異物（フラックスの凝集体やゴミなど）が発生する可能性がある。この場合、はんだボールとパッドとの間に異物が挟み込まれてしまうため、この状態でリフローを行ってはんだボールを加熱溶融させたとしても、溶けたはんだボールをパッドに接触させることができない。その結果、形成されたはんだバンプがパッドに接合しなくなるため、洗浄工程を行う際にはんだバンプが弾かれて消失してしまい、不良品発生率が高くなって歩留まりが低下するという問題がある。
【０００６】
なお最近では、電子部品の小型化の流れを受けて、はんだボールやパッドも小径化する傾向にある。しかし、この場合には、フラックス中に占める異物（外径４０〜６０μｍ）の割合が相対的に大きくなり、結果として異物の存在を無視できなくなるため、はんだバンプの消失に起因する問題がいっそう深刻になる可能性がある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、はんだバンプの消失を防止することにより、歩留まりを向上させることができる、はんだバンプを有する配線基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための手段としては、基板主面上のバンプ形成領域内に複数のパッドが配置された基板を準備する基板準備工程と、前記複数のパッド上に、はんだ成分及びフラックス成分を含むはんだペーストを供給するはんだペースト供給工程と、はんだペーストが供給された前記複数のパッド上に、フラックスを供給せずに直径が２００μｍ以下のはんだボールを搭載させるボール搭載工程と、搭載された前記はんだボールを前記はんだペーストとともに加熱溶融させてはんだバンプを形成するリフロー工程と、前記はんだバンプが形成された基板を洗浄する洗浄工程とを含むことを特徴とする、はんだバンプを有する配線基板の製造方法がある。
【０００９】
従って、この手段によると、はんだペースト供給工程においてパッド上にはんだペーストを供給し、ボール搭載工程においてはんだペーストが供給されたパッド上にはんだボールを搭載させることにより、はんだボールとパッドとの間にはんだペーストが存在するようになる。このため、リフロー工程においてはんだボールをはんだペーストとともに加熱溶融させた際に、はんだペーストに含まれるはんだ成分を介してはんだボールとパッドとを接着させることができる。その結果、形成されたはんだバンプを確実にパッドに接合できるため、洗浄時におけるはんだバンプの消失を防止することができる。ゆえに、不良品発生率が低く抑えられ、製造される配線基板の歩留まりが高くなる。
【００１０】
以下、上記手段にかかるはんだバンプを有する配線基板の製造方法について説明する。
【００１１】
基板準備工程では、基板主面上のバンプ形成領域内に複数のパッドが配置された基板を準備する。基板材料は特に限定されず任意であるが、例えば、樹脂基板などが好適である。好適な樹脂基板としては、ＥＰ樹脂（エポキシ樹脂）、ＰＩ樹脂（ポリイミド樹脂）、ＢＴ樹脂（ビスマレイミド−トリアジン樹脂）、ＰＰＥ樹脂（ポリフェニレンエーテル樹脂）等からなる基板が挙げられる。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維（ガラス織布やガラス不織布）との複合材料からなる基板を使用してもよい。その具体例としては、ガラス−ＢＴ複合基板、高Ｔｇガラス−エポキシ複合基板（ＦＲ−４、ＦＲ−５等）等の高耐熱性積層板などがある。また、これらの樹脂とポリアミド繊維等の有機繊維との複合材料からなる基板を使用してもよい。あるいは、連続多孔質ＰＴＦＥ等の三次元網目状フッ素系樹脂基材にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料からなる基板等を使用してもよい。他の基板材料として、例えば各種のセラミックなどを選択することもできる。なお、かかる基板の構造としては特に限定されないが、例えばコア基板の片面または両面にビルドアップ層を有するビルドアップ多層配線基板が好適である。
【００１２】
上記基板主面上のバンプ形成領域の位置及び数は特に限定されず任意であるが、例えばいわゆる多数個取り基板の場合には配線基板の取り数に相当する数だけバンプ形成領域が存在している。バンプ形成領域は基板における一方の主面のみに存在していてもよいが、他方の主面にも存在していてもよい。
【００１３】
バンプ形成領域内に配置される複数のパッドについて、その用途は限定されないが、例えばＩＣチップをフリップチップ接続するためのパッド（いわゆるＣ４パッド）であることがよい。即ち、フリップチップ接続のためのパッド上には、大きさの小さいＩＣチップ側の端子との電気的接続を図るために小さなはんだバンプを形成する必要があり、そのために小径のはんだボールが使用されることが多いからである。
【００１４】
基板主面上に配置された複数のパッドは、例えば基板主面の最表層にて完全に露出した状態で配置されていてもよいが、基板主面を覆うソルダーレジストを厚さ方向に貫通する開口部を介して露出した状態で配置されていてもよい。
【００１５】
続くはんだペースト供給工程では、複数のパッド上に、はんだ成分及びフラックス成分を含むはんだペーストを供給する。なお、基板主面がソルダーレジストによって覆われるとともに、複数のパッドがソルダーレジストを厚さ方向に貫通する開口部を介して露出している場合、はんだペースト供給工程では、開口部内にはんだペーストを供給することが好ましい。このようにすれば、凹状をしたソルダーレジストの開口部の底部にパッドが位置した状態となるため、パッド上にはんだペーストが保持されやすく、それゆえ当該パッド上にはんだボールが仮固定されやすくなる。
【００１６】
また、はんだペーストの供給方法としては特に限定されず任意の手法を採用することができる。なお、はんだペースト供給工程では、例えばメタルマスクを用いた印刷法によってはんだペーストの供給を行うことが好ましい。このようにすれば、薄くて均一なはんだペースト印刷層が比較的簡単に形成可能である。その他、はんだペーストの供給方法としては、塗布法、スタンプ法などを採用することも可能である。
【００１７】
続くボール搭載工程では、はんだペーストが供給された複数のパッド上に、フラックスを供給せずにはんだボールを搭載させる。ボール搭載工程において使用されるはんだボールの大きさは特に限定されず、形成されるべきはんだバンプの用途に応じて適宜設定可能であるが、例えば、直径が２００μｍ以下、特には直径が１１０μｍ以下のマイクロボールを用いることがよい。また、パッドは、直径が１００μｍ以下であることがよい。はんだボールの直径を２００μｍ以下に設定したりパッドの直径を１００μｍ以下に設定したりした場合、いわゆるＣ４パッドのファイン化に対応して、小さなはんだバンプを比較的容易に形成することができる。また、はんだボールの直径やパッドの直径を上記のように設定した場合、異物の存在によるはんだバンプの消失という本願特有の問題が起こりやすく、それゆえ上記手段を採用する意義が大きくなる。
【００１８】
はんだボールに使用されるはんだ材料としては特に限定されないが、例えば錫鉛共晶はんだ（Ｓｎ／３７Ｐｂ：融点１８３℃）が使用される。錫鉛共晶はんだ以外のＳｎ／Ｐｂ系はんだ、例えばＳｎ／３６Ｐｂ／２Ａｇという組成のはんだ（融点１９０℃）などを使用してもよい。また、上記のような鉛入りはんだ以外にも、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系はんだ等の鉛フリーはんだを選択することも可能である。なお、上記したはんだペーストに含まれるはんだ成分の組成は、はんだボールに使用されるはんだ材料の組成と同じであることが好ましい。このようにすれば、はんだペーストとはんだボールとの濡れ性が向上するため、リフロー工程を行う際に、はんだペーストに含まれるはんだ成分を介してはんだボールとパッドとが接触しやすくなる。
【００１９】
続くリフロー工程では、各パッド上に搭載されたはんだボールをはんだペーストとともに所定温度に加熱して溶融させることにより、所定形状のはんだバンプを形成する。続く洗浄工程では、はんだバンプが形成された基板を洗浄する。以上のプロセスを経て、はんだバンプを有する配線基板が製造される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態のはんだバンプを有する配線基板の概略図。
【図２】配線基板の製造方法を説明するための要部断面図。
【図３】配線基板の製造方法を説明するための要部断面図。
【図４】配線基板の製造方法を説明するための要部断面図。
【図５】配線基板の製造方法を説明するための要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した一実施形態の配線基板の製造方法を図面に基づき詳細に説明する。
【００２２】
図１に示されるように、本実施形態の配線基板１０は、両面にビルドアップ層１４，１５を備える両面ビルドアップ多層配線基板である。配線基板１０を構成するコア基板１６は、平面視略矩形状の板状部材であって、その複数箇所には図示しないスルーホール導体が形成されている。これらのスルーホール導体は、コア基板１６の上面側のビルドアップ層１４の導体と、コア基板１６の下面側のビルドアップ層１５の導体とを電気的に接続している。
【００２３】
ビルドアップ層１４の表面（第１基板主面１２）上には、平面視略矩形状のバンプ形成領域Ｒ１が設定され、バンプ形成領域Ｒ１内には、高さ８０μｍ〜１００μｍ程度のはんだバンプ６２が複数配置されている。これらのはんだバンプ６２は、ＩＣチップ７１側の端子とのフリップチップ接続に用いられる、いわゆるＣ４用のバンプである。一方、ビルドアップ層１５の表面（第２基板主面１３）上にもバンプ形成領域（図示略）が設定され、そのバンプ形成領域内には、高さ４００μｍ〜６００μｍ程度のはんだバンプ６３が複数配置されている。これらのはんだバンプ６３は、図示しないマザーボード側の端子との電気的接続に用いられる、いわゆるＢＧＡバンプである。
【００２４】
本実施形態のビルドアップ層１４，１５は、いずれも同様の構造を有するものであるため、ここでは上面側のビルドアップ層１４のみについて詳細に説明する。図５に示されるように、ビルドアップ層１４は、層間絶縁層３１，３２と、銅めっき導体層４３，４４とを交互に積層してなる。層間絶縁層３１，３２は、いずれも厚さが約３０μｍであって、例えば連続多孔質ＰＴＦＥにエポキシ樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料からなる。銅めっき導体層４３，４４は、セミアディティブ法によって形成されている。
【００２５】
また、第２層の層間絶縁層３２の表面（第１基板主面１２）上のバンプ形成領域Ｒ１内には、複数のパッド２１がアレイ状に配置されている。各パッド２１は平面視円形状をなし、その直径は１００μｍに設定されている。また、各パッド２１は、下地金属層、ニッケルめっき層及び金めっき層によって構成されている。下地金属層は、第１基板主面１２上に形成されるとともに、電解銅めっきを積層することにより構成された金属層であって、厚さが１５μｍに設定されている。下地金属層は、銅めっき導体層４３，４４と同じくセミアディティブ法によって形成されている。ニッケルめっき層は、後述するソルダーレジスト３３の開口部２２を介して露出した下地金属層の上面を、無電解ニッケルめっきで被覆することによって形成されためっき層であり、厚さが７μｍに設定されている。金めっき層は、無電解金めっきによってニッケルめっき層を被覆するように形成されためっき層であって、厚さが０．０３μｍ以上１．０μｍ以下に設定されている。
【００２６】
また図５に示されるように、層間絶縁層３２の表面（第１基板主面１２）は、ソルダーレジスト３３によってほぼ全体的に覆われている。このソルダーレジスト３３には、同ソルダーレジスト３３を厚さ方向に貫通する開口部２２が形成され、各パッド２１は開口部２２を介して露出している。さらに、層間絶縁層３１，３２における所定箇所には、それぞれ銅めっきからなるフィルドビア導体４１，４２が設けられている。フィルドビア導体４１，４２は、パッド２１及び導体層４３，４４を相互に電気的に接続している。
【００２７】
次に、はんだバンプ６２，６３を有する本実施形態の配線基板１０の製造方法について説明する。
【００２８】
まず、基板準備工程を行い、第１基板主面１２上のバンプ形成領域Ｒ１内に複数のパッド２１が配置された基板１１を準備する（図２参照）。なお、この段階では、ソルダーレジスト３３の各開口部２２から各パッド２１が露出した状態となっている。
【００２９】
続くはんだペースト供給工程では、基板１１を図示しない従来周知の印刷装置にセットし、メタルマスクを用いた印刷法によって、はんだペーストＰ１を各パッド２１上に塗布（供給）する（図３参照）。具体的に言うと、はんだペースト供給工程では、メタルマスクに設けられた複数の貫通孔を介して、各開口部２２内に露出したパッド２１上にはんだペーストＰ１を供給する。なお、本実施形態のはんだペーストＰ１は、はんだ成分とフラックス成分とを混合してなるものである。詳述すると、はんだペーストＰ１は、はんだ成分を７７％の割合で含有するとともに、フラックス成分を２３％の割合で含有している。また、はんだペーストＰ１の粘度は、フラックス単体の粘度よりも高く、本実施形態では２００Ｐａ・ｓ程度に設定されている。なお、はんだ成分は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだからなる直径が１０μｍのはんだ粉末である。
【００３０】
続くボール搭載工程では、はんだボール搭載用マスク（図示略）を用いてはんだボール６１の搭載を行う（図４参照）。なお本実施形態では、はんだボール６１として、直径が約１００μｍのマイクロボールを用いている。また、本実施形態のはんだボール６１には、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだがはんだ材料として用いられている。よって、上述したはんだペーストＰ１に含まれるはんだ成分の組成は、はんだボール６１に使用されるはんだ材料の組成と同じものとなる。
【００３１】
詳述すると、ボール搭載工程では、はんだボール搭載用マスクを第１基板主面１２側にあるソルダーレジスト３３の表面に密着させて配置する。次に、はんだボール搭載用マスクのマスク表面上に、直径が約１００μｍのはんだボール６１を多数供給する。その結果、はんだボール６１が、はんだボール搭載用マスクに設けられた貫通孔内を落下して貫通孔の直下にある各パッド２１上に載り、はんだペーストＰ１の粘着力によってパッド２１に仮固定される（図４参照）。即ち、フラックスを供給しない場合であっても、ボール搭載工程を行えば、はんだペーストＰ１が供給された複数のパッド２１上に複数のはんだボール６１を搭載させることができる。
【００３２】
続くリフロー工程では、基板１１を従来周知のリフロー炉内にセットし、各パッド２１上に搭載された各はんだボール６１を、はんだペーストＰ１とともに所定温度に加熱して溶融させる。その結果、図５に示す形状のはんだバンプ６２が形成される。このとき、はんだバンプ６２は、はんだペーストＰ１を５％の割合で含有するようになる。続く洗浄工程では、はんだバンプ６２が形成された基板１１を洗浄（フラックス洗浄）する。なお、詳細な説明は省略するが、第２基板主面１３側へのはんだバンプ６３の形成もこれに準拠して行う。以上のプロセスを経て、はんだバンプ６２，６３を有する配線基板１０が製造される。
【００３３】
次に、はんだバンプの評価方法及びその結果を説明する。
【００３４】
まず、測定用サンプルを次のように準備した。本実施形態と同じはんだペーストＰ１（フラックス成分を２３％の割合で含有）を準備し、これを実施例１とした。また、フラックスを準備し、これを比較例１とした。さらに、フラックスとはんだペーストとを約１：１の体積比で混合した混合物を準備し、これを比較例２とした。
【００３５】
次に、各測定用サンプル（実施例１、比較例１，２）をパッド上に印刷して加熱溶融した後、各測定用サンプルの外観を観察した。その結果、比較例１では、測定用サンプル（フラックス）での異物の発生が確認された。一方、実施例１及び比較例２では、測定用サンプル（はんだペーストＰ１または混合物）での異物の発生は確認されなかった。以上のことから、はんだペーストを用いれば、異物の発生を防止できることが確認された。
【００３６】
また、測定用サンプルを次のように準備した。実施例１のはんだペーストＰ１をパッド２１上に供給し、はんだペーストＰ１が供給されたパッド２１上にはんだボール６１を搭載した基板１１（本実施形態と同じもの）を準備し、これを実施例１−１とした。また、比較例１のフラックスをパッド上に供給し、フラックスが供給されたパッド上にはんだボールを搭載した基板を準備し、これを比較例１−１とした。さらに、比較例２の混合物をパッド上に供給し、混合物が供給されたパッド上にはんだボールを搭載した基板を準備し、これを比較例２−１とした。ここでは、各測定用サンプル（基板）に対してはんだボールを３２９１１個ずつ搭載した。また、実施例１−１、比較例１−１，２−１ごとに、測定用サンプルを４枚ずつ準備した。
【００３７】
次に、各測定用サンプル（実施例１−１、比較例１−１，２−１）に対して、はんだボールの消失数を測定するとともに、はんだボールが消失した割合（はんだボール消失率）を算出した。以下、実施例１−１でのはんだボールの消失数の測定方法、及び、はんだボール消失率の算出方法を例示する。まず、実施例１−１となる４枚の測定用サンプルのそれぞれにおいて、はんだボールが消失したパッドの個数（消失数）をカウントした。そして、消失数の合計を測定用サンプルの枚数（４枚）で割ることにより、１枚当りのはんだボールの消失数（はんだボール消失率）を算出した。その結果を表１に併せて示す。
【表１】
【００３８】
表１に示されるように、比較例１−１では、基板１枚につき３．２５個のはんだボールが消失し、比較例２−１では、基板１枚につき２．２５個のはんだボールが消失した。一方、実施例１−１では、基板１枚につきはんだボールが１個しか消失しなかった。従って、実施例１−１のはんだボール消失率は、比較例１−１，２−１のはんだボール消失率よりも低いことが確認された。ゆえに、フラックスの代わりにはんだペーストを使用すれば、はんだボールが消失しにくくなることが証明された。
【００３９】
さらに、測定用サンプルを次のように準備した。実施例１−１のはんだボール６１をはんだペーストＰ１とともに加熱溶融（リフロー）させることによって、はんだバンプ６２を複数有する配線基板１０を形成し、これを実施例１−２とした。また、比較例１−１のはんだボールをフラックスとともに加熱溶融させることによって、はんだバンプを複数有する配線基板を形成し、これを比較例１−２とした。さらに、比較例２−１のはんだボールを混合物とともに加熱溶融させることによって、はんだバンプを複数有する配線基板を形成し、これを比較例２−２とした。ここでは、実施例１−２及び比較例１−２の測定用サンプルを１枚ずつ準備し、比較例２−２の測定用サンプルを４枚準備した。
【００４０】
次に、各測定用サンプル（実施例１−２、比較例１−２，２−２）の外観を観察した。その結果、実施例１−２、比較例１−２及び比較例２−２のいずれにおいても、外観の異常は特に確認されなかった。
【００４１】
また、各測定用サンプル（実施例１−２、比較例１−２，２−２）に対して、リフロー後のはんだバンプの消失数を測定するとともに、リフロー後のはんだバンプ消失率を算出した。さらに、各測定用サンプル（実施例１−２、比較例１−２，２−２）を洗浄した後、洗浄後のはんだバンプの消失数を測定するとともに、洗浄後のはんだバンプ消失率を算出した。その結果を表２に併せて示す。
【表２】
【００４２】
表２に示されるように、比較例１−２では、リフロー後において基板１枚につき１個のはんだバンプが消失し、洗浄後において基板１枚につき６個のはんだバンプが消失した。また、比較例２−２では、リフロー後において基板１枚につき２．２５個のはんだバンプが消失し、洗浄後において基板１枚につき２．７５個のはんだバンプが消失した。さらに、フラックスをパッド上に印刷する工程、及び、イソプロピルアルコールを用いてフラックスを拭き取る工程を１０回繰り返した後、パッド上にはんだボールを搭載して加熱溶融し、基板を洗浄した場合、洗浄後のはんだバンプの消失数が著しく増加した（基板１枚につき４４個のはんだバンプが消失）。一方、実施例１−２では、リフロー後においてはんだバンプの消失はなく、洗浄後においても基板１枚につきはんだバンプが１個しか消失しなかった。従って、実施例１−２のはんだバンプ消失率は、比較例１−２，２−２のはんだバンプ消失率よりも低いことが確認された。ゆえに、フラックスの代わりにはんだペーストを使用すれば、はんだバンプが消失しにくくなることが証明された。
【００４３】
さらに、各測定用サンプル（実施例１−２、比較例１−２，２−２）に対してはんだバンプの高さを測定し、高さの平均値を算出するとともに標準偏差を算出した。その結果を表３に併せて示す。
【表３】
【００４４】
その結果、比較例１−２では、はんだバンプの高さの平均値が約５０．６μｍ（５０．６１５１９９μｍ）となり、標準偏差が約１．８４（１．８４２７５９９）となった。また、比較例２−２では、はんだバンプの高さの平均値が約５３．０μｍ（５３．０３９９６６μｍ）となり、標準偏差が約１．７４（１．７４３７９４４）となった。実施例１−２では、はんだバンプ６２の高さの平均値が約５５．０μｍ（５４．９５４２０５μｍ）となり、標準偏差が約１．５３（１．５２７８１２４）となった。以上のことから、はんだペーストＰ１を用いてはんだバンプ６２を形成した実施例１−２は、フラックスを用いてはんだバンプを形成した比較例１−２よりも、はんだバンプの高さが４μｍ程度大きくなることが確認された。また、フラックスとはんだペーストとを用いてはんだバンプを形成した比較例２−２は、比較例１−２よりもはんだバンプの高さが２μｍ程度大きくなることが確認された。さらに、はんだペーストを用いてはんだバンプを形成した実施例１−２及び比較例２−２は、はんだペーストが用いられていない比較例１−２よりも標準偏差が小さいこと、即ち、はんだバンプの高さのバラツキが小さいことが確認された。
【００４５】
また、洗浄後の各測定用サンプル（比較例１−２，２−２）の観察を行った。具体的に言うと、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）による観察（ＳＥＭ観察）を行い、各測定用サンプルのはんだバンプの表面や、ソルダーレジストの開口部（ＳＲＯ）とはんだバンプとの界面を観察した。また、はんだバンプの断面を観察（クロス観察）して、はんだバンプとパッドとの接合界面に形成される金属間化合物（ＩＭＣ：Inter Metallic Compound ）の状態を確認した。そして、比較例１−２と比較例２−２との比較を行った。その結果、はんだバンプの表面、ソルダーレジスト開口部とはんだバンプとの界面、及び、はんだバンプとパッドとの接合界面において、比較例１−２と比較例２−２との間に何ら違いを見出すことができなかった。また、比較例２−２では、はんだペーストとはんだボールとの間には界面が存在しないことが確認された。このため、はんだバンプの形成にはんだペーストを用いたとしても、はんだバンプとパッドとの接着強度に変化は生じないと予想できることが確認された。
【００４６】
以上の結果から、フラックス単体に代えてはんだペーストをパッド上に供給し、はんだボールをはんだペーストとともに加熱溶融させてはんだバンプを形成すれば、はんだボールやはんだバンプに不具合が生じにくくなることが証明された。
【００４７】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００４８】
（１）本実施形態の製造方法では、はんだペースト供給工程においてパッド２１上にはんだペーストＰ１を供給し、続くボール搭載工程においてパッド２１上にはんだボール６１を搭載させることにより、はんだボール６１とパッド２１との間にはんだペーストＰ１が存在するようになる。このため、リフロー工程においてはんだボール６１をはんだペーストＰ１とともに加熱溶融させた際に、はんだペーストＰ１に含まれるはんだ成分を介してはんだボール６１とパッド２１とを接着させることができる。その結果、形成されたはんだバンプ６２を確実にパッド２１に接合できるため、洗浄時におけるはんだバンプ６２の消失を防止することができる。ゆえに、不良品発生率が低く抑えられ、製造される配線基板１０の歩留まりが高くなる。
【００４９】
（２）本実施形態では、ボール搭載工程前において、フラックスをパッド２１に供給する代わりに、フラックスよりも粘度が高いはんだペーストＰ１をパッド２１に供給している。その結果、ボール搭載工程後において、はんだボール６１が消失しにくくなるため、はんだボール消失率を低くすることができる。即ち、はんだボール６１の搭載率を向上させることができる。しかも、はんだペーストＰ１をパッド２１に供給するため、はんだバンプ６２の高さのバラツキを小さくすることができる（表３に示す実施例１−２の「標準偏差」参照）。また、はんだペーストＰ１は、時間が経過してもブリードしにくい性質を有するため、パッド２１へのはんだペーストＰ１の印刷時ににじみが発生したとしても、隣接するはんだペーストＰ１との間でのブリッジの発生が防止される。
【００５０】
なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。
【００５１】
・上記実施形態では、メタルマスクを用いた印刷法を採用してはんだペーストＰ１の供給を行ったが、メタルマスク以外の印刷用マスクを用いる印刷法や、この種のマスクを用いない印刷法などを採用してもよく、あるいは印刷法以外の手法を採用してもよい。
【００５２】
・上記実施形態では、搭載されるべきはんだボール６１として直径が約１００μｍのマイクロボールを用いたが、例えば直径が３００μｍ〜５００μｍ程度の比較的大きなはんだボールを用いることもできる。
【００５３】
・上記実施形態では、配線基板１０の備える複数のパッド２１が、ＩＣチップ７１をフリップチップ接続するためのパッドとなっていたが、ＩＣチップ７１以外の電子部品や別の配線基板をフリップチップ接続するためのパッドであってもよい。
【００５４】
次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００５５】
（１）基板主面上のバンプ形成領域内に複数のパッドが配置された基板を準備する基板準備工程と、はんだ成分であるはんだ粉末とフラックス成分とを混合してなり、前記フラックス成分が５％以上７０％以下の割合で含有されるとともに、前記はんだ粉末の直径が３μｍ以上１５μｍ以下に設定されるはんだペーストを、前記複数のパッド上に供給するはんだペースト供給工程と、はんだペーストが供給された前記複数のパッド上に、フラックスを供給せずに直径が２００μｍ以下のはんだボールを搭載させるボール搭載工程と、搭載された前記はんだボールを前記はんだペーストとともに加熱溶融させてはんだバンプを形成するリフロー工程と、前記はんだバンプが形成された基板を洗浄する洗浄工程とを含むことを特徴とする、はんだバンプを有する配線基板の製造方法。
【００５６】
（２）技術的思想（１）において、前記はんだペーストの粘度は、５０Ｐａ・ｓ以上２５０Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とするはんだバンプを有する配線基板の製造方法。
【００５７】
（３）技術的思想（１）または（２）において、前記はんだバンプは、前記はんだペーストを５％以上７０％以下の割合で含有することを特徴とするはんだバンプを有する配線基板の製造方法。
【符号の説明】
【００５８】
１０…はんだバンプを有する配線基板
１１…基板
１２…基板主面としての第１基板主面
２１…パッド
２２…開口部
３３…ソルダーレジスト
６１…はんだボール
６２…はんだバンプ
Ｐ１…はんだペースト
Ｒ１…バンプ形成領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだバンプを有する配線基板の製造方法に係り、特には、はんだボールを搭載することではんだバンプを形成する配線基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＣチップを搭載してなる配線基板（いわゆる半導体パッケージ）がよく知られている。ＩＣチップの底面には通常多数の端子が設けられており、それら端子との電気的な接続を図るための構造として、はんだバンプを有するパッド（いわゆるＣ４パッド：Controlled Collapsed Chip Connectionパッド）を配線基板の主面上に多数設けたものが用いられている（例えば特許文献１参照）。以下、上記の配線基板の製造方法について簡単に説明する。
【０００３】
まず、基板主面上のバンプ形成領域内に形成された複数のパッドに対して、フラックスを印刷塗布する。次に、はんだボール搭載用マスクなどを用いて複数のパッド上にはんだボールを搭載させる。さらに、リフローによりはんだボールを加熱溶融させることにより、はんだバンプを形成する（例えば特許文献１参照）。その後、はんだバンプが形成された基板を洗浄する洗浄工程を行えば、配線基板が完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７３９９９号公報（図５，図６など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記従来技術の場合、フラックス中に異物（フラックスの凝集体やゴミなど）が発生する可能性がある。この場合、はんだボールとパッドとの間に異物が挟み込まれてしまうため、この状態でリフローを行ってはんだボールを加熱溶融させたとしても、溶けたはんだボールをパッドに接触させることができない。その結果、形成されたはんだバンプがパッドに接合しなくなるため、洗浄工程を行う際にはんだバンプが弾かれて消失してしまい、不良品発生率が高くなって歩留まりが低下するという問題がある。
【０００６】
なお最近では、電子部品の小型化の流れを受けて、はんだボールやパッドも小径化する傾向にある。しかし、この場合には、フラックス中に占める異物（外径４０〜６０μｍ）の割合が相対的に大きくなり、結果として異物の存在を無視できなくなるため、はんだバンプの消失に起因する問題がいっそう深刻になる可能性がある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、はんだバンプの消失を防止することにより、歩留まりを向上させることができる、はんだバンプを有する配線基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための手段としては、基板主面上のバンプ形成領域内に複数のパッドが配置された基板を準備する基板準備工程と、前記複数のパッド上に、はんだ成分及びフラックス成分を含むはんだペーストを供給するはんだペースト供給工程と、はんだペーストが供給された前記複数のパッド上に、フラックスを供給せずに直径が２００μｍ以下のはんだボールを搭載させるボール搭載工程と、搭載された前記はんだボールを前記はんだペーストとともに加熱溶融させてはんだバンプを形成するリフロー工程と、前記はんだバンプが形成された基板を洗浄する洗浄工程とを含むことを特徴とする、はんだバンプを有する配線基板の製造方法がある。
【０００９】
従って、この手段によると、はんだペースト供給工程においてパッド上にはんだペーストを供給し、ボール搭載工程においてはんだペーストが供給されたパッド上にはんだボールを搭載させることにより、はんだボールとパッドとの間にはんだペーストが存在するようになる。このため、リフロー工程においてはんだボールをはんだペーストとともに加熱溶融させた際に、はんだペーストに含まれるはんだ成分を介してはんだボールとパッドとを接着させることができる。その結果、形成されたはんだバンプを確実にパッドに接合できるため、洗浄時におけるはんだバンプの消失を防止することができる。ゆえに、不良品発生率が低く抑えられ、製造される配線基板の歩留まりが高くなる。
【００１０】
以下、上記手段にかかるはんだバンプを有する配線基板の製造方法について説明する。
【００１１】
基板準備工程では、基板主面上のバンプ形成領域内に複数のパッドが配置された基板を準備する。基板材料は特に限定されず任意であるが、例えば、樹脂基板などが好適である。好適な樹脂基板としては、ＥＰ樹脂（エポキシ樹脂）、ＰＩ樹脂（ポリイミド樹脂）、ＢＴ樹脂（ビスマレイミド−トリアジン樹脂）、ＰＰＥ樹脂（ポリフェニレンエーテル樹脂）等からなる基板が挙げられる。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維（ガラス織布やガラス不織布）との複合材料からなる基板を使用してもよい。その具体例としては、ガラス−ＢＴ複合基板、高Ｔｇガラス−エポキシ複合基板（ＦＲ−４、ＦＲ−５等）等の高耐熱性積層板などがある。また、これらの樹脂とポリアミド繊維等の有機繊維との複合材料からなる基板を使用してもよい。あるいは、連続多孔質ＰＴＦＥ等の三次元網目状フッ素系樹脂基材にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料からなる基板等を使用してもよい。他の基板材料として、例えば各種のセラミックなどを選択することもできる。なお、かかる基板の構造としては特に限定されないが、例えばコア基板の片面または両面にビルドアップ層を有するビルドアップ多層配線基板が好適である。
【００１２】
上記基板主面上のバンプ形成領域の位置及び数は特に限定されず任意であるが、例えばいわゆる多数個取り基板の場合には配線基板の取り数に相当する数だけバンプ形成領域が存在している。バンプ形成領域は基板における一方の主面のみに存在していてもよいが、他方の主面にも存在していてもよい。
【００１３】
バンプ形成領域内に配置される複数のパッドについて、その用途は限定されないが、例えばＩＣチップをフリップチップ接続するためのパッド（いわゆるＣ４パッド）であることがよい。即ち、フリップチップ接続のためのパッド上には、大きさの小さいＩＣチップ側の端子との電気的接続を図るために小さなはんだバンプを形成する必要があり、そのために小径のはんだボールが使用されることが多いからである。
【００１４】
基板主面上に配置された複数のパッドは、例えば基板主面の最表層にて完全に露出した状態で配置されていてもよいが、基板主面を覆うソルダーレジストを厚さ方向に貫通する開口部を介して露出した状態で配置されていてもよい。
【００１５】
続くはんだペースト供給工程では、複数のパッド上に、はんだ成分及びフラックス成分を含むはんだペーストを供給する。なお、基板主面がソルダーレジストによって覆われるとともに、複数のパッドがソルダーレジストを厚さ方向に貫通する開口部を介して露出している場合、はんだペースト供給工程では、開口部内にはんだペーストを供給することが好ましい。このようにすれば、凹状をしたソルダーレジストの開口部の底部にパッドが位置した状態となるため、パッド上にはんだペーストが保持されやすく、それゆえ当該パッド上にはんだボールが仮固定されやすくなる。
【００１６】
また、はんだペーストの供給方法としては特に限定されず任意の手法を採用することができる。なお、はんだペースト供給工程では、例えばメタルマスクを用いた印刷法によってはんだペーストの供給を行うことが好ましい。このようにすれば、薄くて均一なはんだペースト印刷層が比較的簡単に形成可能である。その他、はんだペーストの供給方法としては、塗布法、スタンプ法などを採用することも可能である。
【００１７】
続くボール搭載工程では、はんだペーストが供給された複数のパッド上に、フラックスを供給せずにはんだボールを搭載させる。ボール搭載工程において使用されるはんだボールの大きさは特に限定されず、形成されるべきはんだバンプの用途に応じて適宜設定可能であるが、例えば、直径が２００μｍ以下、特には直径が１１０μｍ以下のマイクロボールを用いることがよい。また、パッドは、直径が１００μｍ以下であることがよい。はんだボールの直径を２００μｍ以下に設定したりパッドの直径を１００μｍ以下に設定したりした場合、いわゆるＣ４パッドのファイン化に対応して、小さなはんだバンプを比較的容易に形成することができる。また、はんだボールの直径やパッドの直径を上記のように設定した場合、異物の存在によるはんだバンプの消失という本願特有の問題が起こりやすく、それゆえ上記手段を採用する意義が大きくなる。
【００１８】
はんだボールに使用されるはんだ材料としては特に限定されないが、例えば錫鉛共晶はんだ（Ｓｎ／３７Ｐｂ：融点１８３℃）が使用される。錫鉛共晶はんだ以外のＳｎ／Ｐｂ系はんだ、例えばＳｎ／３６Ｐｂ／２Ａｇという組成のはんだ（融点１９０℃）などを使用してもよい。また、上記のような鉛入りはんだ以外にも、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系はんだ等の鉛フリーはんだを選択することも可能である。なお、上記したはんだペーストに含まれるはんだ成分の組成は、はんだボールに使用されるはんだ材料の組成と同じであることが好ましい。このようにすれば、はんだペーストとはんだボールとの濡れ性が向上するため、リフロー工程を行う際に、はんだペーストに含まれるはんだ成分を介してはんだボールとパッドとが接触しやすくなる。
【００１９】
続くリフロー工程では、各パッド上に搭載されたはんだボールをはんだペーストとともに所定温度に加熱して溶融させることにより、所定形状のはんだバンプを形成する。続く洗浄工程では、はんだバンプが形成された基板を洗浄する。以上のプロセスを経て、はんだバンプを有する配線基板が製造される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態のはんだバンプを有する配線基板の概略図。
【図２】配線基板の製造方法を説明するための要部断面図。
【図３】配線基板の製造方法を説明するための要部断面図。
【図４】配線基板の製造方法を説明するための要部断面図。
【図５】配線基板の製造方法を説明するための要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した一実施形態の配線基板の製造方法を図面に基づき詳細に説明する。
【００２２】
図１に示されるように、本実施形態の配線基板１０は、両面にビルドアップ層１４，１５を備える両面ビルドアップ多層配線基板である。配線基板１０を構成するコア基板１６は、平面視略矩形状の板状部材であって、その複数箇所には図示しないスルーホール導体が形成されている。これらのスルーホール導体は、コア基板１６の上面側のビルドアップ層１４の導体と、コア基板１６の下面側のビルドアップ層１５の導体とを電気的に接続している。
【００２３】
ビルドアップ層１４の表面（第１基板主面１２）上には、平面視略矩形状のバンプ形成領域Ｒ１が設定され、バンプ形成領域Ｒ１内には、高さ８０μｍ〜１００μｍ程度のはんだバンプ６２が複数配置されている。これらのはんだバンプ６２は、ＩＣチップ７１側の端子とのフリップチップ接続に用いられる、いわゆるＣ４用のバンプである。一方、ビルドアップ層１５の表面（第２基板主面１３）上にもバンプ形成領域（図示略）が設定され、そのバンプ形成領域内には、高さ４００μｍ〜６００μｍ程度のはんだバンプ６３が複数配置されている。これらのはんだバンプ６３は、図示しないマザーボード側の端子との電気的接続に用いられる、いわゆるＢＧＡバンプである。
【００２４】
本実施形態のビルドアップ層１４，１５は、いずれも同様の構造を有するものであるため、ここでは上面側のビルドアップ層１４のみについて詳細に説明する。図５に示されるように、ビルドアップ層１４は、層間絶縁層３１，３２と、銅めっき導体層４３，４４とを交互に積層してなる。層間絶縁層３１，３２は、いずれも厚さが約３０μｍであって、例えば連続多孔質ＰＴＦＥにエポキシ樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料からなる。銅めっき導体層４３，４４は、セミアディティブ法によって形成されている。
【００２５】
また、第２層の層間絶縁層３２の表面（第１基板主面１２）上のバンプ形成領域Ｒ１内には、複数のパッド２１がアレイ状に配置されている。各パッド２１は平面視円形状をなし、その直径は１００μｍに設定されている。また、各パッド２１は、下地金属層、ニッケルめっき層及び金めっき層によって構成されている。下地金属層は、第１基板主面１２上に形成されるとともに、電解銅めっきを積層することにより構成された金属層であって、厚さが１５μｍに設定されている。下地金属層は、銅めっき導体層４３，４４と同じくセミアディティブ法によって形成されている。ニッケルめっき層は、後述するソルダーレジスト３３の開口部２２を介して露出した下地金属層の上面を、無電解ニッケルめっきで被覆することによって形成されためっき層であり、厚さが７μｍに設定されている。金めっき層は、無電解金めっきによってニッケルめっき層を被覆するように形成されためっき層であって、厚さが０．０３μｍ以上１．０μｍ以下に設定されている。
【００２６】
また図５に示されるように、層間絶縁層３２の表面（第１基板主面１２）は、ソルダーレジスト３３によってほぼ全体的に覆われている。このソルダーレジスト３３には、同ソルダーレジスト３３を厚さ方向に貫通する開口部２２が形成され、各パッド２１は開口部２２を介して露出している。さらに、層間絶縁層３１，３２における所定箇所には、それぞれ銅めっきからなるフィルドビア導体４１，４２が設けられている。フィルドビア導体４１，４２は、パッド２１及び導体層４３，４４を相互に電気的に接続している。
【００２７】
次に、はんだバンプ６２，６３を有する本実施形態の配線基板１０の製造方法について説明する。
【００２８】
まず、基板準備工程を行い、第１基板主面１２上のバンプ形成領域Ｒ１内に複数のパッド２１が配置された基板１１を準備する（図２参照）。なお、この段階では、ソルダーレジスト３３の各開口部２２から各パッド２１が露出した状態となっている。
【００２９】
続くはんだペースト供給工程では、基板１１を図示しない従来周知の印刷装置にセットし、メタルマスクを用いた印刷法によって、はんだペーストＰ１を各パッド２１上に塗布（供給）する（図３参照）。具体的に言うと、はんだペースト供給工程では、メタルマスクに設けられた複数の貫通孔を介して、各開口部２２内に露出したパッド２１上にはんだペーストＰ１を供給する。なお、本実施形態のはんだペーストＰ１は、はんだ成分とフラックス成分とを混合してなるものである。詳述すると、はんだペーストＰ１は、はんだ成分を７７％の割合で含有するとともに、フラックス成分を２３％の割合で含有している。また、はんだペーストＰ１の粘度は、フラックス単体の粘度よりも高く、本実施形態では２００Ｐａ・ｓ程度に設定されている。なお、はんだ成分は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだからなる直径が１０μｍのはんだ粉末である。
【００３０】
続くボール搭載工程では、はんだボール搭載用マスク（図示略）を用いてはんだボール６１の搭載を行う（図４参照）。なお本実施形態では、はんだボール６１として、直径が約１００μｍのマイクロボールを用いている。また、本実施形態のはんだボール６１には、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだがはんだ材料として用いられている。よって、上述したはんだペーストＰ１に含まれるはんだ成分の組成は、はんだボール６１に使用されるはんだ材料の組成と同じものとなる。
【００３１】
詳述すると、ボール搭載工程では、はんだボール搭載用マスクを第１基板主面１２側にあるソルダーレジスト３３の表面に密着させて配置する。次に、はんだボール搭載用マスクのマスク表面上に、直径が約１００μｍのはんだボール６１を多数供給する。その結果、はんだボール６１が、はんだボール搭載用マスクに設けられた貫通孔内を落下して貫通孔の直下にある各パッド２１上に載り、はんだペーストＰ１の粘着力によってパッド２１に仮固定される（図４参照）。即ち、フラックスを供給しない場合であっても、ボール搭載工程を行えば、はんだペーストＰ１が供給された複数のパッド２１上に複数のはんだボール６１を搭載させることができる。
【００３２】
続くリフロー工程では、基板１１を従来周知のリフロー炉内にセットし、各パッド２１上に搭載された各はんだボール６１を、はんだペーストＰ１とともに所定温度に加熱して溶融させる。その結果、図５に示す形状のはんだバンプ６２が形成される。このとき、はんだバンプ６２は、はんだペーストＰ１を５％の割合で含有するようになる。続く洗浄工程では、はんだバンプ６２が形成された基板１１を洗浄（フラックス洗浄）する。なお、詳細な説明は省略するが、第２基板主面１３側へのはんだバンプ６３の形成もこれに準拠して行う。以上のプロセスを経て、はんだバンプ６２，６３を有する配線基板１０が製造される。
【００３３】
次に、はんだバンプの評価方法及びその結果を説明する。
【００３４】
まず、測定用サンプルを次のように準備した。本実施形態と同じはんだペーストＰ１（フラックス成分を２３％の割合で含有）を準備し、これを実施例１とした。また、フラックスを準備し、これを比較例１とした。さらに、フラックスとはんだペーストとを約１：１の体積比で混合した混合物を準備し、これを比較例２とした。
【００３５】
次に、各測定用サンプル（実施例１、比較例１，２）をパッド上に印刷して加熱溶融した後、各測定用サンプルの外観を観察した。その結果、比較例１では、測定用サンプル（フラックス）での異物の発生が確認された。一方、実施例１及び比較例２では、測定用サンプル（はんだペーストＰ１または混合物）での異物の発生は確認されなかった。以上のことから、はんだペーストを用いれば、異物の発生を防止できることが確認された。
【００３６】
また、測定用サンプルを次のように準備した。実施例１のはんだペーストＰ１をパッド２１上に供給し、はんだペーストＰ１が供給されたパッド２１上にはんだボール６１を搭載した基板１１（本実施形態と同じもの）を準備し、これを実施例１−１とした。また、比較例１のフラックスをパッド上に供給し、フラックスが供給されたパッド上にはんだボールを搭載した基板を準備し、これを比較例１−１とした。さらに、比較例２の混合物をパッド上に供給し、混合物が供給されたパッド上にはんだボールを搭載した基板を準備し、これを比較例２−１とした。ここでは、各測定用サンプル（基板）に対してはんだボールを３２９１１個ずつ搭載した。また、実施例１−１、比較例１−１，２−１ごとに、測定用サンプルを４枚ずつ準備した。
【００３７】
次に、各測定用サンプル（実施例１−１、比較例１−１，２−１）に対して、はんだボールの消失数を測定するとともに、はんだボールが消失した割合（はんだボール消失率）を算出した。以下、実施例１−１でのはんだボールの消失数の測定方法、及び、はんだボール消失率の算出方法を例示する。まず、実施例１−１となる４枚の測定用サンプルのそれぞれにおいて、はんだボールが消失したパッドの個数（消失数）をカウントした。そして、消失数の合計を測定用サンプルの枚数（４枚）で割ることにより、１枚当りのはんだボールの消失数（はんだボール消失率）を算出した。その結果を表１に併せて示す。
【表１】
【００３８】
表１に示されるように、比較例１−１では、基板１枚につき３．２５個のはんだボールが消失し、比較例２−１では、基板１枚につき２．２５個のはんだボールが消失した。一方、実施例１−１では、基板１枚につきはんだボールが１個しか消失しなかった。従って、実施例１−１のはんだボール消失率は、比較例１−１，２−１のはんだボール消失率よりも低いことが確認された。ゆえに、フラックスの代わりにはんだペーストを使用すれば、はんだボールが消失しにくくなることが証明された。
【００３９】
さらに、測定用サンプルを次のように準備した。実施例１−１のはんだボール６１をはんだペーストＰ１とともに加熱溶融（リフロー）させることによって、はんだバンプ６２を複数有する配線基板１０を形成し、これを実施例１−２とした。また、比較例１−１のはんだボールをフラックスとともに加熱溶融させることによって、はんだバンプを複数有する配線基板を形成し、これを比較例１−２とした。さらに、比較例２−１のはんだボールを混合物とともに加熱溶融させることによって、はんだバンプを複数有する配線基板を形成し、これを比較例２−２とした。ここでは、実施例１−２及び比較例１−２の測定用サンプルを１枚ずつ準備し、比較例２−２の測定用サンプルを４枚準備した。
【００４０】
次に、各測定用サンプル（実施例１−２、比較例１−２，２−２）の外観を観察した。その結果、実施例１−２、比較例１−２及び比較例２−２のいずれにおいても、外観の異常は特に確認されなかった。
【００４１】
また、各測定用サンプル（実施例１−２、比較例１−２，２−２）に対して、リフロー後のはんだバンプの消失数を測定するとともに、リフロー後のはんだバンプ消失率を算出した。さらに、各測定用サンプル（実施例１−２、比較例１−２，２−２）を洗浄した後、洗浄後のはんだバンプの消失数を測定するとともに、洗浄後のはんだバンプ消失率を算出した。その結果を表２に併せて示す。
【表２】
【００４２】
表２に示されるように、比較例１−２では、リフロー後において基板１枚につき１個のはんだバンプが消失し、洗浄後において基板１枚につき６個のはんだバンプが消失した。また、比較例２−２では、リフロー後において基板１枚につき２．２５個のはんだバンプが消失し、洗浄後において基板１枚につき２．７５個のはんだバンプが消失した。さらに、フラックスをパッド上に印刷する工程、及び、イソプロピルアルコールを用いてフラックスを拭き取る工程を１０回繰り返した後、パッド上にはんだボールを搭載して加熱溶融し、基板を洗浄した場合、洗浄後のはんだバンプの消失数が著しく増加した（基板１枚につき４４個のはんだバンプが消失）。一方、実施例１−２では、リフロー後においてはんだバンプの消失はなく、洗浄後においても基板１枚につきはんだバンプが１個しか消失しなかった。従って、実施例１−２のはんだバンプ消失率は、比較例１−２，２−２のはんだバンプ消失率よりも低いことが確認された。ゆえに、フラックスの代わりにはんだペーストを使用すれば、はんだバンプが消失しにくくなることが証明された。
【００４３】
さらに、各測定用サンプル（実施例１−２、比較例１−２，２−２）に対してはんだバンプの高さを測定し、高さの平均値を算出するとともに標準偏差を算出した。その結果を表３に併せて示す。
【表３】
【００４４】
その結果、比較例１−２では、はんだバンプの高さの平均値が約５０．６μｍ（５０．６１５１９９μｍ）となり、標準偏差が約１．８４（１．８４２７５９９）となった。また、比較例２−２では、はんだバンプの高さの平均値が約５３．０μｍ（５３．０３９９６６μｍ）となり、標準偏差が約１．７４（１．７４３７９４４）となった。実施例１−２では、はんだバンプ６２の高さの平均値が約５５．０μｍ（５４．９５４２０５μｍ）となり、標準偏差が約１．５３（１．５２７８１２４）となった。以上のことから、はんだペーストＰ１を用いてはんだバンプ６２を形成した実施例１−２は、フラックスを用いてはんだバンプを形成した比較例１−２よりも、はんだバンプの高さが４μｍ程度大きくなることが確認された。また、フラックスとはんだペーストとを用いてはんだバンプを形成した比較例２−２は、比較例１−２よりもはんだバンプの高さが２μｍ程度大きくなることが確認された。さらに、はんだペーストを用いてはんだバンプを形成した実施例１−２及び比較例２−２は、はんだペーストが用いられていない比較例１−２よりも標準偏差が小さいこと、即ち、はんだバンプの高さのバラツキが小さいことが確認された。
【００４５】
また、洗浄後の各測定用サンプル（比較例１−２，２−２）の観察を行った。具体的に言うと、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）による観察（ＳＥＭ観察）を行い、各測定用サンプルのはんだバンプの表面や、ソルダーレジストの開口部（ＳＲＯ）とはんだバンプとの界面を観察した。また、はんだバンプの断面を観察（クロス観察）して、はんだバンプとパッドとの接合界面に形成される金属間化合物（ＩＭＣ：Inter Metallic Compound ）の状態を確認した。そして、比較例１−２と比較例２−２との比較を行った。その結果、はんだバンプの表面、ソルダーレジスト開口部とはんだバンプとの界面、及び、はんだバンプとパッドとの接合界面において、比較例１−２と比較例２−２との間に何ら違いを見出すことができなかった。また、比較例２−２では、はんだペーストとはんだボールとの間には界面が存在しないことが確認された。このため、はんだバンプの形成にはんだペーストを用いたとしても、はんだバンプとパッドとの接着強度に変化は生じないと予想できることが確認された。
【００４６】
以上の結果から、フラックス単体に代えてはんだペーストをパッド上に供給し、はんだボールをはんだペーストとともに加熱溶融させてはんだバンプを形成すれば、はんだボールやはんだバンプに不具合が生じにくくなることが証明された。
【００４７】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００４８】
（１）本実施形態の製造方法では、はんだペースト供給工程においてパッド２１上にはんだペーストＰ１を供給し、続くボール搭載工程においてパッド２１上にはんだボール６１を搭載させることにより、はんだボール６１とパッド２１との間にはんだペーストＰ１が存在するようになる。このため、リフロー工程においてはんだボール６１をはんだペーストＰ１とともに加熱溶融させた際に、はんだペーストＰ１に含まれるはんだ成分を介してはんだボール６１とパッド２１とを接着させることができる。その結果、形成されたはんだバンプ６２を確実にパッド２１に接合できるため、洗浄時におけるはんだバンプ６２の消失を防止することができる。ゆえに、不良品発生率が低く抑えられ、製造される配線基板１０の歩留まりが高くなる。
【００４９】
（２）本実施形態では、ボール搭載工程前において、フラックスをパッド２１に供給する代わりに、フラックスよりも粘度が高いはんだペーストＰ１をパッド２１に供給している。その結果、ボール搭載工程後において、はんだボール６１が消失しにくくなるため、はんだボール消失率を低くすることができる。即ち、はんだボール６１の搭載率を向上させることができる。しかも、はんだペーストＰ１をパッド２１に供給するため、はんだバンプ６２の高さのバラツキを小さくすることができる（表３に示す実施例１−２の「標準偏差」参照）。また、はんだペーストＰ１は、時間が経過してもブリードしにくい性質を有するため、パッド２１へのはんだペーストＰ１の印刷時ににじみが発生したとしても、隣接するはんだペーストＰ１との間でのブリッジの発生が防止される。
【００５０】
なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。
【００５１】
・上記実施形態では、メタルマスクを用いた印刷法を採用してはんだペーストＰ１の供給を行ったが、メタルマスク以外の印刷用マスクを用いる印刷法や、この種のマスクを用いない印刷法などを採用してもよく、あるいは印刷法以外の手法を採用してもよい。
【００５２】
・上記実施形態では、搭載されるべきはんだボール６１として直径が約１００μｍのマイクロボールを用いたが、例えば直径が３００μｍ〜５００μｍ程度の比較的大きなはんだボールを用いることもできる。
【００５３】
・上記実施形態では、配線基板１０の備える複数のパッド２１が、ＩＣチップ７１をフリップチップ接続するためのパッドとなっていたが、ＩＣチップ７１以外の電子部品や別の配線基板をフリップチップ接続するためのパッドであってもよい。
【００５４】
次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００５５】
（１）基板主面上のバンプ形成領域内に複数のパッドが配置された基板を準備する基板準備工程と、はんだ成分であるはんだ粉末とフラックス成分とを混合してなり、前記フラックス成分が５％以上７０％以下の割合で含有されるとともに、前記はんだ粉末の直径が３μｍ以上１５μｍ以下に設定されるはんだペーストを、前記複数のパッド上に供給するはんだペースト供給工程と、はんだペーストが供給された前記複数のパッド上に、フラックスを供給せずに直径が２００μｍ以下のはんだボールを搭載させるボール搭載工程と、搭載された前記はんだボールを前記はんだペーストとともに加熱溶融させてはんだバンプを形成するリフロー工程と、前記はんだバンプが形成された基板を洗浄する洗浄工程とを含むことを特徴とする、はんだバンプを有する配線基板の製造方法。
【００５６】
（２）技術的思想（１）において、前記はんだペーストの粘度は、５０Ｐａ・ｓ以上２５０Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とするはんだバンプを有する配線基板の製造方法。
【００５７】
（３）技術的思想（１）または（２）において、前記はんだバンプは、前記はんだペーストを５％以上７０％以下の割合で含有することを特徴とするはんだバンプを有する配線基板の製造方法。
【符号の説明】
【００５８】
１０…はんだバンプを有する配線基板
１１…基板
１２…基板主面としての第１基板主面
２１…パッド
２２…開口部
３３…ソルダーレジスト
６１…はんだボール
６２…はんだバンプ
Ｐ１…はんだペースト
Ｒ１…バンプ形成領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板主面上のバンプ形成領域内に複数のパッドが配置された基板を準備する基板準備工程と、
前記複数のパッド上に、はんだ成分及びフラックス成分を含むはんだペーストを供給するはんだペースト供給工程と、
はんだペーストが供給された前記複数のパッド上に、フラックスを供給せずに直径が２００μｍ以下のはんだボールを搭載させるボール搭載工程と、
搭載された前記はんだボールを前記はんだペーストとともに加熱溶融させてはんだバンプを形成するリフロー工程と、
前記はんだバンプが形成された基板を洗浄する洗浄工程と
を含むことを特徴とする、はんだバンプを有する配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記基板主面がソルダーレジストによって覆われるとともに、前記複数のパッドが前記ソルダーレジストを厚さ方向に貫通する開口部を介して露出しており、
前記はんだペースト供給工程では、前記開口部内に前記はんだペーストを供給する
ことを特徴とする請求項１に記載のはんだバンプを有する配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記はんだペースト供給工程では、印刷法によって前記はんだペーストの供給を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のはんだバンプを有する配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記パッドは、直径が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のはんだバンプを有する配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記はんだペーストに含まれる前記はんだ成分の組成は、前記はんだボールに使用されるはんだ材料の組成と同じであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のはんだバンプを有する配線基板の製造方法。
【請求項１】
基板主面上のバンプ形成領域内に複数のパッドが配置された基板を準備する基板準備工程と、
前記複数のパッド上に、はんだ成分及びフラックス成分を含むはんだペーストを供給するはんだペースト供給工程と、
はんだペーストが供給された前記複数のパッド上に、フラックスを供給せずに直径が２００μｍ以下のはんだボールを搭載させるボール搭載工程と、
搭載された前記はんだボールを前記はんだペーストとともに加熱溶融させてはんだバンプを形成するリフロー工程と、
前記はんだバンプが形成された基板を洗浄する洗浄工程と
を含むことを特徴とする、はんだバンプを有する配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記基板主面がソルダーレジストによって覆われるとともに、前記複数のパッドが前記ソルダーレジストを厚さ方向に貫通する開口部を介して露出しており、
前記はんだペースト供給工程では、前記開口部内に前記はんだペーストを供給する
ことを特徴とする請求項１に記載のはんだバンプを有する配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記はんだペースト供給工程では、印刷法によって前記はんだペーストの供給を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のはんだバンプを有する配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記パッドは、直径が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のはんだバンプを有する配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記はんだペーストに含まれる前記はんだ成分の組成は、前記はんだボールに使用されるはんだ材料の組成と同じであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のはんだバンプを有する配線基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１９９１７９（Ｐ２０１１−１９９１７９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６６７１９（Ｐ２０１０−６６７１９）
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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