説明

配線基板の製造方法

【課題】配線基板上に、加熱溶融条件の異なる複数種類のはんだバンプを形成する場合に、各々のはんだバンプを良好に形成する。
【解決手段】配線基板の本体部の表面をなす複数の電極パッド上にはんだバンプが設けられた配線基板の製造方法は、複数の電極パッドの内、一部の電極パッド上で開口する開口部を有すると共に、他の電極パッドを覆うマスクを準備する第1の工程と、マスクを配線基板の本体部表面側に配置し、マスクの開口部を介して外部に露出する一部の電極パッド上に、はんだ材料を含有するバンプ形成部を形成する第2の工程と、バンプ形成部を加熱溶融処理して、バンプ形成部から第1のはんだバンプを形成する第3の工程と、他の電極パッドの各々に対して、加熱溶融したはんだ材料を吐出供給し、第2のはんだバンプを形成する第4の工程と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、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、半導体チップなどの電子部品をフリップチップ実装するための配線基板として、電子部品を搭載するための電極パッド上にはんだバンプが形成された配線基板が用いられている。配線基板では、例えば、配線基板の表面に設けられたソルダレジスト層において、電極パッドを露出させる開口部が形成され、露出された電極パッド上にはんだボール等のはんだ材料が配置され、上記はんだ材料をリフローすることによってはんだバンプが形成される。このような配線基板において、近年、ソルダレジスト層に形成された開口部の開口径を異ならせることが要求される場合が生じている。
【0003】
配線基板に設けられるはんだバンプは、電子部品との接続を良好に行なうためにも、その高さが揃っていることが望まれる。上記のように開口部の開口径が均一ではない場合には、はんだバンプの高さを揃えるために、開口部の大きさに応じた量のはんだ材料を、各開口部の電極パッド上に配置する必要がある。このように、開口部の大きさに応じた量のはんだ材料を配置する方法として、例えば、大きさが揃った開口部以外の開口部を順次マスクで覆う動作と、マスクで覆われていない開口部上に大きさが揃ったはんだボールを配置する動作とを繰り返す構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007−281369号公報
【特許文献2】特開2009−224625号公報
【特許文献3】特開2007−5567号公報
【特許文献4】特開2010−283315号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、配線基板上に異なる大きさのはんだボールを配置する場合には、これら大きさの異なるはんだボールを、はんだバンプ形成のために同時に加熱溶融処理の工程(リフロー工程)に供することになる。はんだバンプ形成のためのリフロー工程における加熱溶融条件は、はんだボールの大きさによって適切な条件が異なるため、上記のように同時にリフロー工程を行なうと、はんだボールの中には、リフロー条件が不適切となるはんだボールが生じる場合がある。なお、開口部に対してはんだボール以外のはんだ材料を配置する場合にも、開口部の大きさが不均一であると、リフロー条件が不適切となる同様の問題が生じ得た。また、ソルダレジスト層に設けた開口部の大きさがばらつく場合だけでなく、同一の配線基板上に、構成材料が異なる複数種類のはんだバンプを設ける必要がある場合にも、はんだバンプによって適したリフロー条件が異なる場合が生じ得る。
【0006】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、配線基板上に、加熱溶融条件の異なる複数種類のはんだバンプを形成する場合に、各々のはんだバンプを良好に形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実施することが可能である。
【0008】
[適用例1]
配線基板の本体部の表面をなす複数の電極パッド上にはんだバンプが設けられた配線基板の製造方法であって、
前記複数の電極パッドの内、一部の電極パッド上で開口する開口部を有すると共に、他の電極パッドを覆うマスクを準備する第1の工程と、
前記マスクを前記配線基板の本体部表面側に配置し、前記マスクの開口部を介して外部に露出する前記一部の電極パッド上に、はんだ材料を含有するバンプ形成部を形成する第2の工程と、
前記バンプ形成部を加熱溶融処理して、前記バンプ形成部から第1のはんだバンプを形成する第3の工程と、
前記他の電極パッドの各々に対して、加熱溶融したはんだ材料を吐出供給し、第2のはんだバンプを形成する第4の工程と、
を備える配線基板の製造方法。
【0009】
適用例1に記載の配線基板の製造方法によれば、配線基板上に第1のはんだバンプと第2のはんだバンプとを形成する際に、各々のはんだバンプにおいて、はんだバンプ形成のための加熱溶融の条件を適切化することができる。そのため、はんだバンプにおける酸化物の含有を抑え、電極パッドと良好に接合された第1および第2のはんだバンプを形成することができる。また、第2のはんだバンプを形成する際に配線基板に熱が加えられる範囲が限定されるため、第2のはんだバンプを形成するために配線基板全体に加えられる熱を抑制することができる。
【0010】
[適用例2]
適用例1記載の配線基板の製造方法であって、前記配線基板の本体部は、前記複数の電極パッドと対応する位置に開口部を有するソルダレジストが表面を形成しており、前記一部の電極パッドと前記他の電極パッドとは、前記ソルダレジストの開口部の大きさが異なり、前記第2の工程は、前記一部の電極パッドの各々の上に、第1の量のはんだ材料を供給して、前記バンプ形成部を形成し、前記第4の工程は、前記他の電極パッドの各々に対して、前記第1の量とは異なる第2の量のはんだ材料を供給して、前記第2のはんだバンプを形成する配線基板の製造方法。適用例2に記載の配線基板の製造方法によれば、ソルダレジストの開口部の大きさが異なり、第1のはんだバンプと第2のはんだバンプの大きさが異なる場合であっても、双方のはんだバンプにおいて、はんだバンプ形成のための加熱溶融の条件を適切化することができる。
【0011】
[適用例3]
適用例1または2に記載の配線基板の製造方法であって、前記一部の電極パッドと前記他の電極パッドとは、形成すべきはんだバンプの組成が異なっており、前記第2の工程は、前記一部の電極パッドの各々の上に、第1の組成のはんだ材料を供給して、前記バンプ形成部を形成し、前記第4の工程は、前記他の電極パッドの各々に対して、前記第1の組成とは異なる第2の組成のはんだ材料を供給して、前記第2のはんだバンプを形成する配線基板の製造方法。適用例3に記載の配線基板の製造方法によれば、第1のはんだバンプと第2のはんだバンプの組成が異なる場合であっても、双方のはんだバンプにおいて、はんだバンプ形成のための加熱溶融の条件を適切化することができる。
【0012】
[適用例4]
適用例1ないし3いずれか記載の配線基板の製造方法であって、前記第2の工程は、マイクロボール搭載工法、印刷工法、めっき工法から選択される工法により、前記バンプ形成部を形成する配線基板の製造方法。適用例4に記載の配線基板の製造方法によれば、第1のはんだバンプを形成するためのバンプ形成部を、配線基板上で効率良く形成することが可能になるため、配線基板の製造効率を高めることができる。
【0013】
[適用例5]
適用例1ないし4いずれか記載の配線基板の製造方法であって、前記第4の工程は、形成すべきはんだバンプに応じたはんだボールを加熱溶融して吐出供給するレーザ搭載工法、および、はんだを溶融させて所望量の溶融はんだを吐出供給するメタルジェット式はんだ搭載工法から選択される工法により、前記第2のバンプを形成する配線基板の製造方法。適用例5に記載の配線基板の製造方法によれば、溶融はんだを吐出する際の条件を適宜設定することにより、第2のはんだバンプに係る加熱溶融の条件を適切化しつつ、所望の大きさの第2のはんだバンプを形成することができる。
【0014】
本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、はんだバンプの形成方法や、配線基板などの形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】配線基板10の概略構成を示す平面図である。
【図2】配線基板10の第1の面の近傍の様子を表わす断面模式図である。
【図3】配線基板10へのはんだバンプ形成工程の手順を示すフローチャートである。
【図4】第1電極パッド25上にフラックスを塗布する様子を表わす説明図である。
【図5】第1電極パッド25上にはんだボール44を配置する様子を表わす説明図である。
【図6】はんだボール44から第1のはんだバンプ20を形成する様子を表わす説明図である。
【図7】レーザ搭載工法によりはんだバンプ21を形成する様子を模式的に表わす説明図である。
【図8】レーザ搭載工法によりはんだバンプ21を形成する様子を模式的に表わす説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
A.配線基板10の構成:
図1は、本発明の一実施例としての製造工程により製造される配線基板10の概略構成を示す平面図である。配線基板10は、矩形形状の基板であり、板状コアの上下面に、複数の樹脂絶縁層を積層し、各樹脂絶縁層間に銅めっき等で形成された配線層(導電層)を設けた多層配線基板である。上記板状コアは、耐熱性樹脂板(例えば、ビスマレイミド−トリアジン樹脂板)や、繊維強化樹脂板(例えば、ガラス繊維強化エポキシ樹脂)によって構成することができる。また、各樹脂絶縁層は、例えば、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂によって形成することができる。
【0017】
図1に示すように、配線基板10の第1の面には、その中央部において、矩形のバンプ形成領域BFAが設けられている。バンプ形成領域BFA内には、複数の第1のはんだバンプ20と、第1のはんだバンプ20よりも径の大きい複数の第2のはんだバンプ21とが、全体として格子状に配置されている。これらの第1のはんだバンプ20および第2のはんだバンプ21は、半導体チップ等の電子部品をフリップチップ接続するための構造である。図1は、第1のはんだバンプ20および第2のはんだバンプ21の配置の一例を模式的に表わしており、第1のはんだバンプ20および第2のはんだバンプ21の配置は、任意に設定することができる。本実施例の配線基板10では、第1のはんだバンプ20の数の方が、第2のはんだバンプ21の数よりも多くなっている。
【0018】
なお、配線基板10の第2の面には、配線基板10とマザーボードとを接合するための複数の接続端子が設けられている(図示せず)。配線基板10は、例えば、マザーボードと接続するための端子としてボール状の端子を有するボールグリットアレイ(BGA)タイプ、あるいは、ピンを有するピングリッドアレイ(PGA)タイプとすることができる。これら第2の面に設けられた接続端子の各々は、配線基板10内に形成された配線パターンを介して、対応する第1のはんだバンプ20あるいは第2のはんだバンプ21と電気的に接続されている。
【0019】
図2は、多層配線基板である配線基板10の第1の面の表面近傍の様子を表わす断面模式図である。なお、図2は、図1における2−2断面であって、第1のはんだバンプ20および第2のはんだバンプ21を含む部位を、拡大して示している。図2では、配線基板10が備える絶縁層の内、第1の面の表面の最も近くに配置された絶縁層27と、この絶縁層27よりも第1の面の表面寄りに設けられた構造を示している。
【0020】
図2に示すように、絶縁層27上には、複数の第1電極パッド25と複数の第2電極パッド26とを備える導電層28が設けられている。これら第1電極パッド25および第2電極パッド26は、導電層28よりも下側(板状コア側)に設けられた導電層と接続されて、配線基板10全体として、所定の配線パターンを形成している。また、導電層28上であって、配線基板10の第1の面の表面には、第1の面を覆うソルダレジスト層22が形成されている。ソルダレジスト層22は、例えば、熱硬化性樹脂によって形成することができる。ソルダレジスト層22には、ソルダレジスト層22を厚み方向に貫通する穴部として、第1電極パッド25を露出させる第1開口部23と、第2電極パッド26を露出させる第2開口部24とが形成されている。第1開口部23および第2開口部24は、横断面が円形に形成されており、第2開口部24の開口径は、第1開口部23の開口径よりも大きく形成されている。なお、本実施例では、ソルダレジスト層22に第1開口部23と第2開口部24とが形成された後に、各々の開口部23,24に露出した導電層28にNi/Auめっきを施すことによって、電極パッド25,26を形成している。このように、開口部23,24で露出する導電層28にめっきを施して電極パッド25,26を形成する他、めっきを施すことなく、開口部23,24で露出する導電層28を電極パッド25,26としても良い。
【0021】
各々の第1開口部23では、第1電極パッド25上に、既述した第1のはんだバンプ20が配置されており、各々の第2開口部24では、第2電極パッド26上に、既述した第2のはんだバンプ21が配置されている。第1のはんだバンプ20および第2のはんだバンプ21は、各々、第1開口部23あるいは第2開口部24内に充填されて、ソルダレジスト層22の外表面に突出するように形成されている。ここで、第1のはんだバンプ20および第2のはんだバンプ21の各々は、ソルダレジスト層22の外表面から突出する高さが、略等しく形成されている。
【0022】
第1のはんだバンプ20および第2のはんだバンプ21は、Pb−Sn系はんだ、Sn−Sb系はんだ、Sn−Ag系はんだ、Sn−Ag−Cu系はんだ、Au−Ge系はんだ、Au−Sn系はんだ、Au−Si系はんだ等、種々のはんだ合金を用いて形成することができる。特に、Sn−Sb系はんだ、Sn−Ag系はんだ、Sn−Ag−Cu系はんだ、Au−Ge系はんだ、Au−Sn系はんだ、Au−Si系はんだ等、鉛フリーはんだによって形成することが好ましい。本実施例では、第1電極パッド上に載置したはんだボールをリフロー工程に供することにより、第1のはんだバンプ20を形成している。また、第2のはんだバンプ21は、第2電極パッド26上に、加熱溶融したはんだ材料を吐出供給することによって形成している。以下に、第1のはんだバンプ20および第2のはんだバンプ21の製造工程について、詳しく説明する。
【0023】
B.はんだバンプの形成方法:
図3は、配線基板10へのはんだバンプ形成工程の手順を示すフローチャートである。配線基板上にはんだバンプを形成する際には、まず、第1のはんだバンプ20および第2のはんだバンプ21が形成される前の配線基板10(以後、第1のはんだバンプ20と第2のはんだバンプ21の両方が形成される前の種々の工程における配線基板10を、はんだバンプ未形成基板、あるいは配線基板本体部と呼ぶ)を準備する(ステップS100)。すなわち、はんだバンプ未形成基板(配線基板本体部)は、図2に示された配線基板10において、第1のはんだバンプ20および第2のはんだバンプ21が省略されたものである。
【0024】
はんだバンプ未形成基板を用意すると、次に、はんだバンプ未形成基板における各第1電極パッド25上に、フラックスを塗布する(ステップS110)。この工程は、本実施例では、メタルマスクを用いたスクリーン印刷によって行なっている。図4は、ステップS110において第1電極パッド25上にフラックスを塗布する様子を、図2に対応する断面の様子として表わす説明図である。
【0025】
ステップS110では、まず、はんだバンプ未形成基板におけるソルダレジスト層22上に、フラックス塗布用マスク32を載置する。フラックス塗布用マスク32は、はんだバンプ未形成基板とほぼ同じ大きさのシートであり、複数の貫通孔であるフラックス挿入口34が、ソルダレジスト層22の第1開口部23に対応する位置に設けられている。なお、ソルダレジスト層22への余分なフラックスの付着を抑制するために、フラックス挿入口34の直径は、第1開口部23の直径よりも小さいことが好ましい。
【0026】
図4に示すように、ステップS110では、ゴム製のスキージSQをフラックス塗布用マスク32の外表面に摺動させることによってゲル状のフラックスを各フラックス挿入口34を介して各第1開口部23へと流入させ、第1電極パッド25上にフラックスを塗布する。第1電極パッド25上に塗布されたフラックスは、フラックス層30を形成する。全ての第1電極パッド25に対してフラックスが塗布されたことを確認した後、はんだバンプ未形成基板からフラックス塗布用マスク32が取り外される。
【0027】
第1電極パッド25上にフラックスを塗布すると、次に、はんだバンプ未形成基板上に、はんだボール用マスク40を配置する(ステップS120)。そして、はんだバンプ未形成基板上にはんだボール用マスク40を配置すると、次に、第1電極パッド25上へのはんだボール44の配置を行なう(ステップS130)。図5は、ステップS130において第1電極パッド25上にはんだボール44を配置する様子を、図2に対応する断面の様子として表わす説明図である。はんだボール用マスク40は、種々の大きさで形成可能であり、はんだバンプ未形成基板よりも大きくても良いが、本実施例では、はんだバンプ未形成基板とほぼ同じ大きさのシートから成るはんだボール用マスク40を用いている。はんだボール用マスク40には、その外周部に、バンブ未形成基板側に突出した凸構造であるスペーサ部41が設けられている。はんだボール用マスク40は、スペーサ部41においてソルダレジスト層22の表面に接し、他の領域はソルダレジスト層から離間している。なお、図5では、はんだボール用マスク40において、図5に示した範囲の外周部にスペーサ部41が設けられている様子を表わしている。また、はんだボール用マスク40には、複数の貫通孔であるマスク開口部42が、ソルダレジスト層22の第1開口部23に対応する位置に設けられている。なお、ソルダレジスト層22の第2開口部24は、はんだボール用マスク40によって覆われる。はんだボール用マスク40は、金属や樹脂など、種々の材料により形成可能であるが、本実施例ではメタルマスクを用いている。
【0028】
図5に示すように、ステップS130では、はんだボール用マスク40の外表面上に、第1電極パッド25の数より多い個数のはんだボール44を散布し、各々の第1電極パッド25のフラックス層30上に、1個ずつのはんだボール44を配置する。ステップS130で用いるはんだボール44の大きさは、第1電極パッド25の直径(第1開口部23の直径)や、ソルダレジスト層22の厚み、フラックス層30の厚み等を考慮して、最終的に所望の高さの第1のはんだバンプ20を形成可能になる大きさとして、定めればよい。
【0029】
各々の第1電極パッド25のフラックス層30上に、1個ずつのはんだボール44を配置すると、次に、バンプ未形成基板上から、はんだボール用マスク40を除去する(ステップS140)。図6は、はんだボール44から第1のはんだバンプ20を形成する様子を表わす説明図である。図6(A)は、ステップS140で、はんだボール用マスク40を除去した後のバンプ未形成基板の様子を表わしている。第1電極パッド25上に配置されたはんだボール44は、第1のはんだバンプ20を形成するための構造であるため、バンプ形成部とも呼ぶ。
【0030】
その後、リフロー工程を行ない、バンプ形成部であるはんだボール44から、第1のはんだバンプ20を形成する(ステップS150)。図6(B)は、ステップS150で、はんだボール44から第1のはんだバンプ20が形成された様子を表わしている。リフロー工程は、例えば、図6(A)に示したようにはんだボール44を載置したバンプ未形成基板をリフロー炉内に配置して、はんだの融点より10〜40℃高い温度に加熱し、その後冷却することにより実行する。これにより、はんだボール44が溶融して、第1電極パッド25と接合し、半球状に盛り上がった第1のはんだバンプ20が形成される。はんだボールは、一般に、表面に酸化被膜が形成されている。リフロー工程においては、このような酸化被膜を加熱によって除去し、はんだボール全体を溶融させて、滑らかな球面状の表面を有するはんだバンプと成す。また、はんだボール44を加熱溶融することによって、第1電極パッド25の表面(例えば、既述したNi/Auめっき層)とはんだとが合金化して、第1のはんだバンプ20が第1電極パッド25に接合する。なお、本実施例では、ステップS150においてリフロー工程を行なった後に、バンプ未形成基板に付着してしまった余分なフラックスを除去するためのフラックス洗浄が実行される。
【0031】
第1はんだバンプ20を形成した後には、第2電極パッド26上に、レーザ搭載工法によって第2のはんだバンプ21を形成する(ステップS160)。レーザ搭載工法とは、所定のはんだバンプ形成装置を用いて、加熱溶融したはんだ材料を第2電極パッド26上に吐出供給して、はんだバンプを形成する方法である。より具体的には、形成すべきはんだバンプ1個に対して1個のはんだボールを用意し、用意したはんだボールを1つずつ別個に加熱溶融して所定の箇所に吐出供給することにより、はんだバンプを形成する方法である。このように、形成すべきはんだバンプ1個に対して、1個のはんだボールを用いるため、用いるはんだボールの大きさは、形成すべき第2のはんだバンプ21の大きさに応じて定められる。すなわち、はんだボールの大きさは、第2電極パッド26の直径や形成すべき第2のはんだバンプ21の高さ等に応じて適宜設定される。既述したように、第2電極パッド26の直径は、第1電極パッド25の直径よりも大きく形成されており、第1のはんだバンプ20と第2のはんだバンプ21とは、高さが揃うように形成される。そのため、ステップS160のレーザ搭載工法では、ステップS130で用いられるはんだボール44よりも、直径が大きいはんだボールが用いられる。
【0032】
図7および図8は、レーザ搭載工法によりはんだバンプ21を形成する様子を模式的に表わす説明図である。レーザ搭載工法に用いるはんだバンプ形成装置は、はんだボール52が1つずつ供給されて加熱溶融したはんだを吐出するための射出ヘッド50と、射出ヘッド50内に供給されたはんだボール52へと不活性ガスを供給する不活性ガス供給部(図示せず)と、射出ヘッド50内に配置されたはんだボール52へとレーザを照射するレーザ照射部(図示せず)とを備えている。なお、不活性ガス供給部が供給する不活性ガスは、後述するように溶融はんだの酸化を抑制可能となるガスであれば良く、例えば、窒素ガスやヘリウムガスを用いることができる。
【0033】
図7(A)は、射出ヘッド50が、第2電極パッド26上に位置合わせの後に配置されて、射出ヘッド50内にはんだボール52が供給され、射出ヘッド50内に配置されたはんだボール52へと不活性ガスが供給され始めたときの様子を表わす。また、図7(B)は、その後にはんだバンプ形成装置において、射出ヘッド50内に配置されたはんだボール52に対してレーザの照射が行なわれる様子を表わす。レーザが照射されることで、はんだボール52は加熱されて溶融する。図8(A)は、射出ヘッド50内ではんだボール52が溶融した様子を表わす。溶融したはんだボール52は、射出ヘッド50から第2電極パッド26上へと吐出される。吐出された溶融はんだは、自身が有する熱によって第2電極パッド26の表面部分と合金化して第2電極パッド26と接合し、冷却されて第2のはんだバンプ21を形成する。図8(B)は、第2電極パッド26上に第2のはんだバンプ21が形成された様子を表わす。
【0034】
このとき、はんだバンプ形成装置においてはんだボール52へと照射されるレーザのエネルギ量(強度や照射時間)は、はんだボール52を溶融するのに充分な量であって、溶融したはんだボール52が、第2電極パッド26の表面と合金化して接合するために要するエネルギを有するように設定される。レーザ搭載工法によりはんだバンプ21を形成する際には、はんだボール52を覆う酸化被膜は、レーザ照射によって加熱された時に除去される。そして、射出ヘッド50から溶融したはんだが吐出される際には、射出ヘッド50内に供給される不活性ガスと共に吐出が行なわれるため、吐出される溶融はんだは、不活性ガスによって酸素から保護される。そのため、第2電極パッド26上で形成される第2のはんだバンプ21内における酸化物の形成が抑制される。
【0035】
ステップS160において第2はんだバンプ21を形成することで、図2のように、高さが揃った第1のはんだバンプ20および第2のはんだバンプ21が形成された配線基板10を得ることができる。なお、配線基板10を製造する際に、複数の配線基板10が連結された連結配線基板として製造する場合には、はんだバンプを形成した後に、連結配線基板を所定の箇所で分割することにより、個々の配線基板10を得ることができる。
【0036】
以上のように構成された本実施例の配線基板の製造方法によれば、配線基板上に大きさの異なるはんだバンプを形成する場合であっても、大きさの異なるはんだバンプの各々において、はんだバンプ形成のための加熱溶融工程における加熱条件を適切化することができる。すなわち、第1の大きさを有する第1のはんだバンプ20は、いわゆるマイクロボール搭載工法により形成しており、一定の大きさのはんだボール44を、はんだボール44の大きさ等に応じて設定した条件のリフロー工程に供するため、加熱溶融の条件を適切化できる。また、第2の大きさを有する第2のはんだバンプ21は、いわゆるレーザ搭載工法により形成しており、はんだボール44より大きなはんだボール52を、はんだボール52の大きさ等に応じて設定した条件で加熱溶融して吐出するため、加熱溶融の条件を適切化できる。
【0037】
ここで、バンプ形成のための加熱溶融の工程は、既述したように、はんだの表面に形成される酸化被膜の除去と、電極パッドとの接合面における合金化という機能を有している。そのため、加熱溶融条件が不十分であると、はんだバンプの内部に酸化物が存在したり、電極パッドとの接合が不十分になったりする場合がある。また、加熱溶融条件が過剰であると、配線基板に対して過剰な加熱が行なわれることになり望ましくない。大きさが異なる複数種類のはんだバンプを形成すべきときに、いずれのはんだバンプもマイクロボール搭載工法で形成してリフロー工程に供すると、少なくともいずれかのはんだバンプにおける加熱溶融の条件が不適切となる場合が生じ得る。本実施例では、上記のように、大きさの異なるいずれのはんだバンプの加熱溶融条件も適切化できるため、いずれのはんだバンプにおいても、内部における酸化物の生成を抑え、電極パッドとの間の充分な接合を確保することができる。
【0038】
上記のように、本実施例では、リフロー処理を伴うマイクロボール搭載工法と、溶融はんだを吐出するレーザ搭載工法とを組み合わせている。そのため、配線基板全体に対して熱が加えられるのは、マイクロボール搭載工法に伴うリフロー時だけであり、レーザ搭載工法の実行時には、第2のはんだバンプ21が形成される第2電極パッド26が局所的に加熱されるだけである。したがって、第2のはんだバンプ21を形成するために配線基板に加えられる熱を抑制し、はんだの加熱溶融処理に起因して配線基板全体に加わる熱量を抑制することができる。ここで、実施例では、マイクロボール搭載工法を先に行ない、レーザ搭載工法を後に行なっているが、形成された第2のはんだバンプ21に対してリフロー工程による熱が加えられることを許容するならば、上記2つの工法によるはんだバンプ形成の順序を逆にしても良い。この場合には、はんだボール用マスク40は、第2のはんだバンプ21ごと第2開口部24を覆う形状とすればよい。なお、電極パッド上に配置したバンプ形成部に対するリフロー処理の方法としては、例えば、電極パッド上に配置した各々のバンプ形成部に対して個別にレーザ照射する方法も考えられる。しかしながら、本実施例のように、リフロー炉等を用いて配線基板全体を一括して処理することで、製造効率を向上させることができる。
【0039】
また、本実施例の配線基板の製造方法によれば、第1のはんだバンプ20と第2のはんだバンプ21の双方を、はんだボールによって形成している。はんだボールを用いるバンプ形成方法は、はんだ供給量の信頼性が特に高い方法であるため、このような構成とすることで、配線基板全体において、形成したはんだバンプの大きさに係る信頼性を高めることができる。
【0040】
さらに、本実施例では、第1のはんだバンプ20と第2のはんだバンプ21の双方をはんだボールによって形成する際に、第2のはんだバンプ21はレーザ搭載工法により形成するため、第2のはんだバンプ21を形成する際には、配線基板上にはんだボールが供給されない。そのため、はんだバンプの形成時に、異なる直径のはんだボールが混合されることを抑制することができる。
【0041】
ここで、はんだボールを電極パッド上に配置してリフローするバンプ形成方法としては、例えば吸引によりはんだボールを個別に持ち上げて個々の電極パッド上に配置する方法もある。しかしながら、本実施例では、開口部を有するマスク上にはんだボールを散布して開口部内にはんだボールを振り込む方法を採用することで、多数のはんだボールを一括して配置することができ、製造効率を高めることができる。特に、本実施例では、はんだバンプのうちの多数派である第1のはんだバンプ20を形成するためにマイクロボール搭載工法を用いているため、製造効率を向上させる効果を高めることができる。
【0042】
なお、配線基板上に大きさの異なる複数種類のはんだバンプを設ける場合に、レーザ搭載工法によってすべてのはんだバンプを形成することも可能である。しかしながら、レーザ搭載工法のように、電極パッドの各々に対して加熱溶融したはんだ材料を吐出供給する方法では、通常は、1個ずつ逐次的にはんだバンプの形成が行なわれることになる。そのため、マイクロボール搭載工法のように、はんだバンプを一括的に形成できる方法と組み合わせることで、配線基板の製造工程全体の効率を高めることができる。
【0043】
C.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【0044】
C1.変形例1(第1のはんだバンプ20の形成に係る変形):
実施例では、はんだ材料を含有するバンプ形成部を電極パッド上に形成し、加熱溶融処理によって第1のはんだバンプを形成するために、マイクロボール搭載工法を用いたが、異なる工法を用いても良い。例えば、マイクロボール搭載工法に代えて、印刷工法やめっき工法を用いても良い。印刷工法やめっき工法によって、第1のはんだバンプに対応するバンプ形成部を形成する場合にも、ソルダレジスト層22の第1開口部23の大きさ(直径)に応じた大きさのバンプ形成部を設けることで、所望の大きさ(高さ)のはんだバンプを形成することが可能になる。また、バンプ形成部の大きさに応じて定められる条件で加熱溶融処理を行なうことで、はんだの溶融や酸化皮膜の除去や電極パッドとの接合を適切に行なうことができる。特に、印刷工法やめっき工法は、マイクロボール搭載工法と同様に、多数のバンプ形成部を一括形成することが可能であるため、これらの工法を組み合わせることで、配線基板の製造効率を高めることができる。
【0045】
なお、めっき工法を採用する場合には、内部に酸化物を有しないバンプ形成部を形成することができるため、加熱溶融処理においては、主として、電極パッドとの合金化による接合が行なわれる。また、めっき工法を採用する場合には、内部に酸化物を有しないバンプ形成部を形成することができるため、電極パッド上におけるフラックス層の形成を省略することができる。印刷工法を採用する場合には、はんだ微粒子を含むはんだペーストを用いて印刷を行なうため、はんだ微粒子表面の酸化物皮膜層を除去するために、実施例と同様に、印刷の工程に先立って第1電極パッド25上にフラックス層を形成すれば良い。
【0046】
C2.変形例2(第2のはんだバンプ21の形成に係る変形):
実施例では、第2電極パッド26の各々に対して、加熱溶融したはんだ材料を吐出供給し、第2のはんだバンプ21を形成する方法として、レーザ搭載工法を用いたが、異なる工法を用いても良い。例えば、レーザ搭載工法に代えて、メタルジェット式はんだ搭載工法を用いても良い。メタルジェット式はんだ搭載工法とは、はんだのインゴットを予め溶融させ、溶融したはんだを所望量吐出する方法である。メタルジェット式はんだ搭載工法に用いるバンプ形成装置は、はんだのインゴットを予め溶融させて保持するるつぼと、溶融したはんだが供給されて所望量のはんだを吐出する吐出ノズルと、を備えている。吐出ノズルにはピエゾ素子が設けられており、ピエゾ素子によって、吐出ノズル内に形成されて溶融はんだが供給されるチャンバ内を加圧して、吐出ノズルのノズル穴から溶融はんだを吐出させる。このようなメタルジェット式はんだ搭載工法によって形成されるはんだバンプの大きさ(吐出される溶融はんだの量)は、溶融はんだの重さを考慮して、ノズル穴の径と、上記チャンバにおける加圧量によって調節することができる。このように異なる方法であっても、溶融はんだに対する加熱量を調節可能であって、所定量の加熱溶融したはんだ材料を電極パッド上に吐出して、電極パッドとの合金化を行なってはんだバンプを形成する方法であれば、実施例と同様の効果が得られる。
【0047】
C3.変形例3(はんだバンプの種類に係る変形):
実施例では、大きさが異なる2種類のはんだバンプを形成することとしたが、大きさが異なる3種類以上のはんだバンプを形成することとしても良い。このような場合には、例えば、最も数が多い所定の大きさのはんだバンプを第1のはんだバンプ21として、バンプ形成部の形成および配線基板全体に対する加熱溶融処理を行なえば良い。そして、残余のはんだバンプは、電極パッド上に加熱溶融したはんだ材料を吐出供給する方法により形成すれば良い。このとき、加熱溶融したはんだ材料を吐出供給する方法としてレーザ搭載工法を用いる場合には、形成すべきはんだバンプの大きさに応じて、用いるはんだボールの大きさを変更すれば良い。また、メタルジェット式はんだ搭載工法を用いる場合には、既述したピエゾ素子による加圧量を変更することにより、吐出させる溶融はんだ量を変更すれば良い。このような構成とすれば、配線基板に対する過剰な加熱を抑えつつ、すべてのはんだバンプについて、加熱溶融工程を良好に行なうことができる。
【0048】
あるいは、同一の配線基板において、大きさが異なる複数種類のはんだバンプを形成する構成に代えて、あるいは、大きさが異なる複数種類のはんだバンプを形成する構成に加えて、他の要素が異なる複数種類のはんだバンプを形成することとしても良い。例えば、組成の異なる複数種類のはんだバンプを形成することとしても良い。形成すべきはんだバンプの組成が異なる場合にも、例えばはんだボールによってバンプ形成部を形成してリフロー処理を行なおうとすると、バンプの種類によって適切なリフロー条件が異なるため、加熱溶融処理を適切な条件で行なえないバンプが生じ得る。そのため、本願発明を適用して、一の組成のバンプを、バンプ形成部の形成と加熱溶融処理を伴う方法により形成し、他の組成のバンプを、所定量の溶融はんだの吐出供給により形成することで、実施例と同様の効果が得られる。すなわち、バンプ形成の際の加熱溶融処理の条件が異なる複数種類のバンプを形成する際には、本発明を適用することで、バンプの種類ごとに加熱溶融条件を適切化できるという同様の効果が得られる。
【0049】
C4.変形例4(配線基板に係る変形):
実施例では、半導体チップなどの電子部品をフリップチップ実装するための第1のはんだバンプ20および第2のはんだバンプ21を形成するために、本願発明を適用したが、配線基板10の裏面側のマザーボートとの接続側に設けるバンプを形成する際に、本願発明を適用しても良い。また、実施例では、板状コア上に絶縁体層として樹脂絶縁体層を備えるプリント配線基板(いわゆるオーガニック基板、オーガニックパッケージと呼ばれるもの)を用いたが、異なる種類の配線基板、例えばセラミック配線基板に本願発明を適用しても良い。同一の配線基板内に、適切な加熱溶融条件の異なる複数種類のはんだバンプを形成する場合であれば、本願発明を適用することで、実施例と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【0050】
10…配線基板
20…第1のはんだバンプ
21…第2のはんだバンプ
22…ソルダレジスト層
23…第1開口部
24…第2開口部
25…第1電極パッド
26…第2電極パッド
27…絶縁層
28…導電層
30…フラックス層
32…フラックス塗布用マスク
34…フラックス挿入口
40…はんだボール用マスク
42…マスク開口部
44…はんだボール
50…射出ヘッド
52…はんだボール

【特許請求の範囲】
【請求項1】
配線基板の本体部の表面をなす複数の電極パッド上にはんだバンプが設けられた配線基板の製造方法であって、
前記複数の電極パッドの内、一部の電極パッド上で開口する開口部を有すると共に、他の電極パッドを覆うマスクを準備する第1の工程と、
前記マスクを前記配線基板の本体部表面側に配置し、前記マスクの開口部を介して外部に露出する前記一部の電極パッド上に、はんだ材料を含有するバンプ形成部を形成する第2の工程と、
前記バンプ形成部を加熱溶融処理して、前記バンプ形成部から第1のはんだバンプを形成する第3の工程と、
前記他の電極パッドの各々に対して、加熱溶融したはんだ材料を吐出供給し、第2のはんだバンプを形成する第4の工程と、
を備える配線基板の製造方法。
【請求項2】
請求項1記載の配線基板の製造方法であって、
前記配線基板の本体部は、前記複数の電極パッドと対応する位置に開口部を有するソルダレジストが表面を形成しており、
前記一部の電極パッドと前記他の電極パッドとは、前記ソルダレジストの開口部の大きさが異なり、
前記第2の工程は、前記一部の電極パッドの各々の上に、第1の量のはんだ材料を供給して、前記バンプ形成部を形成し、
前記第4の工程は、前記他の電極パッドの各々に対して、前記第1の量とは異なる第2の量のはんだ材料を供給して、前記第2のはんだバンプを形成する
配線基板の製造方法。
【請求項3】
請求項1または2に記載の配線基板の製造方法であって、
前記一部の電極パッドと前記他の電極パッドとは、形成すべきはんだバンプの組成が異なっており、
前記第2の工程は、前記一部の電極パッドの各々の上に、第1の組成のはんだ材料を供給して、前記バンプ形成部を形成し、
前記第4の工程は、前記他の電極パッドの各々に対して、前記第1の組成とは異なる第2の組成のはんだ材料を供給して、前記第2のはんだバンプを形成する
配線基板の製造方法。
【請求項4】
請求項1ないし3いずれか記載の配線基板の製造方法であって、
前記第2の工程は、マイクロボール搭載工法、印刷工法、めっき工法から選択される工法により、前記バンプ形成部を形成する
配線基板の製造方法。
【請求項5】
請求項1ないし4いずれか記載の配線基板の製造方法であって、
前記第4の工程は、形成すべきはんだバンプに応じたはんだボールを加熱溶融して吐出供給するレーザ搭載工法、および、はんだを溶融させて所望量の溶融はんだを吐出供給するメタルジェット式はんだ搭載工法から選択される工法により、前記第2のバンプを形成する
配線基板の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2012−231038(P2012−231038A)
【公開日】平成24年11月22日(2012.11.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−98958(P2011−98958)
【出願日】平成23年4月27日(2011.4.27)
【出願人】(000004547)日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Fターム(参考)】