配線基板

【目的】電子部品例えば半導体チップと配線基板の接続部分における高さを、短絡現象を生じさせることなく十分に確保できるようにして、配線基板の高密度実装、多機能化を促進させる。
【構成】絶縁性基材１上に導体層をパターニングして配線パターンと共にランド２を形成した後、ランド２以外の部分にソルダーレジスト３を被覆・形成し、このランド２上にめっき等の析出法やスタッドバンプ等を用いて選択的に高融点金属等４を形成する。そして、この高融点金属等４上にめっき等の析出法やＤｉＰ、スタッドバンプ等を用いて低融点金属等５を形成して構成する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面に、半導体チップ等の電子部品が実装される導体層により形成されたランドを有する配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまでの半導体チップの接合方式としては、半導体チップを樹脂パッケージ内に封止して構成したＩＣをプリント配線基板に接続するという方法が一般的であった。しかし、プリント配線基板の配線パターンがファインピッチ化してくると、上記方法では、実装密度が上がらないという問題がある。そこで、現在では、直接半導体チップをプリント配線基板に接続することにより、実装密度を向上させるようにしている。
【０００３】半導体チップを直接配線基板に接合させる方式としては、金線を使用したワイヤボンディング法や配線基板あるいは半導体チップにバンプを形成してこのバンプを介して半導体チップを接続する方法（バンプ法）がある。前者のワイヤボンディング法は、後者のバンプ法に比べて作業性及び実装密度が劣ることから、今日では、後者のバンプ法が実装密度を上げる技術として注目されている。
【０００４】このバンプ法は、具体的には、半導体チップのアクティブ面（表面）を下向きにして配線基板と向い合わせ、更に双方の接続点をバンプを介して電気的に接続させるというものである（フェースダウン接合方式）。
【０００５】従来の配線基板は、図５に示すように、絶縁性基材１１上に形成した導体層によるランド１２上に例えば厚み３〜５μｍ程度の共晶はんだ１３を形成するようにしている。尚、１４はソルダーレジストである。
【０００６】そして、バンプ付き半導体チップＣを配線基板上に実装する場合は、図６に示すように、配線基板のランド１２上に半導体チップＣを配置した後、共晶はんだ１３（図６では図示せず）が溶融する温度、例えば約３００℃にてリフロー処理することにより、共晶はんだ１３を溶融させて半導体チップＣのバンプ１５を配線基板上のランド１２に電気的に接続するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】近時、半導体チップＣにおいては、その高密度実装、多機能化につれて、そのサイズが大きくなり、それに伴って、配線基板上に形成されるランド１２間の狭ピッチ化が進められている。
【０００８】半導体チップＣのサイズが大きくなると、配線基板と半導体チップＣの熱膨張係数の違いが大きく影響するようになり、高温〜低温へという温度サイクルにおいて、配線基板と半導体チップＣの熱による伸縮の不整合が無視できなくなってきている。
【０００９】即ち、熱による伸びについてみてみると、図７に示すように、熱による半導体チップＣの伸び率に対して配線基板の熱による伸び率が非常に大きく、その熱応力（歪）が半導体チップＣと配線基板との接続部分であるバンプ１５に集中し、その接続部分において断線が生じ易くなる。
【００１０】そこで、半導体チップＣと配線基板の熱による伸縮の違いによって生じる熱応力（歪）を緩和するためには、接続部分を高くすることが有効である。即ち、接続部分を高くすることによって、接続部分に柔軟性をもたせ、これにより上記熱応力（歪）を緩和させる。
【００１１】ところで、従来の配線基板においては、ランド１２上に共晶はんだ１３を介して半導体チップＣのバンプ１５を接続するようにしているため、接続部分の高さは、半導体チップＣのバンプ１５のみに依存していることになる。従って、接続部分の高さを熱応力（歪）を吸収できるほどに高くするためには、図８Ａに示すように、ランド１２上に形成される共晶はんだ１３の厚みｔを厚くするしかない。
【００１２】しかしながら、単に共晶はんだ１３の厚みｔを厚くした場合、その後のリフロー処理によって共晶はんだ１３を溶融させた際、その溶融した共晶はんだ１３が横方向に広がり、隣接するバンプ１５あるいはランド１２とブリッジ（短絡）１６を形成するという不都合が生じる。これは、特にランド１２間が狭ピッチ化された配線基板において多発し、該配線基板の信頼性（はんだ付けに関する信頼性）を著しく劣化させるという問題がある。
【００１３】従って、従来の配線基板においては、サイズの大きい半導体チップＣの実装を行うことができず、また、その高密度実装、多機能化には自ずから限界があった。
【００１４】本発明は、このような課題に鑑み成されたもので、その目的とするところは、電子部品例えば半導体チップと配線基板の接続部分における高さを、短絡現象を生じさせることなく十分に確保でき、高密度実装、多機能化を促進させることができる配線基板を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面に、電子部品Ｃが実装されるランド２が形成された配線基板において、ランド２上に、互いに異なる融点をもつ２種の金属、あるいは合金を２層に形成して構成する。
【００１６】例えば、ランド２上に、高融点の金属又はその合金４を形成し、該高融点の金属又はその合金４上に低融点の金属又はその合金５を積層して構成する。
【００１７】
【作用】上述の本発明の構成によれば、電子部品Ｃと配線基板の接続部分に互いに異なる融点をもつ２種の金属あるいは合金を形成、特に配線基板のランド２上に、高融点の金属又はその合金４を形成し、該高融点の金属又はその合金４上に低融点の金属又はその合金５を積層するようにしたので、電子部品Ｃを配線基板に実装する際に行われるリフロー処理において、上層の低融点の金属又はその合金４のみが溶融することとなる。
【００１８】そのため、この接続部分の高さを大きくしても、溶融した低融点の金属又はその合金５の横方向への広がりはほとんど行われない。即ち、接続部分間を短絡させるブリッジは生じない。従って、接続部分の高さを大きくすることが可能となり、配線基板と電子部品Ｃの熱膨張係数の違いにより生じる熱応力（歪）を吸収することができ、電子部品Ｃを実装した配線基板の信頼性（はんだ付けの信頼性等）を向上させることができる。
【００１９】
【実施例】以下、図１〜図４を参照しながら本発明の実施例を説明する。図１は、本実施例に係る配線基板の要部（電子部品の接続部分）を示す構成図である。
【００２０】この配線基板は、絶縁性基材１上に導体層をパターニングして形成された配線パターン（図示せず）を有し、特に、チップ部品実装部分において、上記配線パターンから延びる多数のランド（図示の例ではランドを代表的に１つで示す）２が同じく導体層にて形成されている。尚、このランド２以外の部分にはソルダーレジスト３が被覆されている。
【００２１】しかして、本例においては、ランド２上に高融点の金属又はその合金（以下、単に高融点金属等と記す）４と低融点の金属又はその合金（以下、単に低融点金属等と記す）５が順に積層されて構成されている。
【００２２】次に、上記本例に係る配線基板の形成方法を図３に基いて説明する。尚、図１と対応するものについては同符号を記す。
【００２３】まず、図３Ａに示すように、絶縁性基材１上に導体層をパターニングして配線パターンと共にランド２を形成した後、ランド２以外の部分にソルダーレジスト３を被覆・形成する。本例ではランド２の幅ｄを７５〜１００μｍに設定し、ランド２間のピッチを約１５０μｍの狭ピッチに設定してある。
【００２４】次に、図３Ｂに示すように、ランド２上にめっき等の析出法やスタッドバンプ等を用いて選択的に高融点金属等４を形成する。この高融点金属等４としては、例えばＳｕ５％−Ｐｂ９５％はんだやＡｕ，Ｃｕ，Ａｇ入りはんだ等を用いることができる。
【００２５】次に、図３Ｃに示すように、上記高融点金属等４上にめっき等の析出法やＤｉＰ、スタッドバンプ等を用いて低融点金属等５を形成して本例に係る配線基板を得る。この低融点金属等５としては、共晶はんだ、Ｂｉ入りはんだ、Ｉｎ−Ｂｉ系合金などを用いることができる。
【００２６】ここで、ランド２上に形成される高融点金属４及び低融点金属等５の形状としては、図１及び図３で示す形状のほか、図２Ａに示すように、スタッドバンプを２段重ねとした形状や、図２Ｂに示すように、析出法で形成した場合に生じる山形状のものがある。
【００２７】次に、本例に係る配線基板のランド２上にバンプ付き半導体チップＣを実装する場合について図４を参照しながら説明する。
【００２８】まず、図４Ａに示すように、半導体チップＣを、配線基板に対して位置決めしながらがら配線基板の半導体チップＣの接続部分上に配置する。
【００２９】次に、図４Ｂに示すように、リフロー処理して上層の低融点金属等５を溶融させながら半導体チップＣをランド２上（正確には溶融された低融点金属等５上）に載置する。このとき、配線基板のランド２と半導体チップのバンプ６とが高融点金属等４及び低融点金属等５を介して電気的に接続される。
【００３０】ここで、例えば、高融点金属等４にＳｕ５％−Ｐｂ９５％はんだ（溶融温度域３００〜３１５℃）を用い、低融点金属等５にＳｕ６０％−Ｐｂ４０％の共晶はんだ（溶融温度域１８３〜１８９℃）を用いると、２００℃程度のリフロー処理により、図４Ｂに示すように、低融点金属等５の横方向への広がりは生じずに、半導体チップＣのバンプ６と配線基板のランド２とを強固に接続することができる。特に、この場合、低融点金属等５と高融点金属等４として夫々Ｓｕ−Ｐｂ系はんだを用いたので、界面の接合性が良好となり、はんだ付けに関する信頼性が大幅に向上する。
【００３１】上述のように、本例によれば、配線基板のランド２上に、高融点金属等４を形成し、該高融点金属４上に低融点金属等５を積層するようにしたので、半導体チップＣを配線基板に実装する際に行われるリフロー処理において、上層の低融点金属等４のみが溶融することとなる。
【００３２】そのため、高融点金属等４及び低融点金属等５の厚みを厚くして、接続部分の高さを大きくしたとしても、溶融した低融点金属等５の横方向への広がりはほとんど生じない。即ち、ランド２間を短絡させるブリッジは生じない。従って、接続部分の高さを大きくすることが可能となり、配線基板と半導体チップＣの熱膨張係数の違いにより生じる熱応力（歪）を吸収することができ、半導体チップＣを実装した配線基板の信頼性（はんだ付けの信頼性等）を向上させることができる。このことは、配線基板の高密度実装、多機能化を促進できることにつながる。
【００３３】
【発明の効果】本発明に係る配線基板によれば、電子部品例えば半導体チップと配線基板の接続部分における高さを、短絡現象を生じさせることなく十分に確保できる。これにより、配線基板の高密度実装、多機能化を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る配線基板の要部（電子部品の接続部分）を示す構成図。
【図２】本実施例に係る高融点金属等及び低融点金属等の形状を示す説明図。
【図３】本実施例に係る配線基板の形成方法を示す工程図。
【図４】本実施例での半導体チップの実装過程を示す説明図。
【図５】従来例に係る配線基板の要部（電子部品の接続部分）を示す構成図。
【図６】従来例での半導体チップの実装過程を示す説明図。
【図７】半導体チップと配線基板の熱による伸び率の違いを示す説明図。
【図８】従来例に係る配線基板の不都合点を示す説明図。
【符号の説明】
１絶縁性基材
２ランド
３ソルダーレジスト
４高融点金属等
５低融点金属等
６バンプ
Ｃ半導体チップ

【特許請求の範囲】
【請求項１】表面に、電子部品が実装されるランドが形成された配線基板において、上記ランド上に、互いに異なる融点をもつ２種の金属、あるいは合金が２層に形成されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】上記ランド上に、高融点の金属又はその合金が形成され、該高融点の金属又はその合金上に低融点の金属又はその合金が積層されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。

【図１】