【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や抵抗器等の電子部品を搭載するための半田バンプ付き配線基板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる半田バンプ付き配線基板として、例えばガラス−エポキシ板から成る絶縁板やエポキシ樹脂等の絶縁層を複数層積層して成り、その内部および／または表面に銅箔や銅めっき膜から成る複数の配線導体および表面に半田接合パッドを形成して成る絶縁基板と、この絶縁基板の表面に前記半田接合パッドの中央部を露出させる開口部を有するとともに半田接合パッドの外周部を覆うようにして被着された耐半田樹脂層と、この耐半田樹脂層から露出した半田接合パッドに耐半田樹脂層から突出するようにして接合された半田バンプとを具備して成る有機材料系の半田バンプ付き配線基板が採用されるようになってきている。
【０００３】
そして、このような半田バンプ付きの配線基板においては、電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプに当接するようにして配線基板上に載置するとともに、これらを例えば電気炉等の加熱装置で加熱して半田バンプを溶融させて半田バンプと電子部品の電極とを接合させることによって、電子部品が配線基板上に実装される。
【０００４】
ところで、このような半田バンプ付きの配線基板においては、その上面に電子部品を載置する際に電子部品の電極とこれに対応する半田バンプとが接触しやすいようにするために、半田バンプの上端を平坦化して高さを一定に揃えている。
半田バンプの上端を平坦化するには、例えば先ず、半田接合パッド上に半田ペーストや半田ボールを載置させるとともに加熱溶融させて表面が球面状の半田バンプを形成した後、その半田バンプの上端部を平板状のコイニング治具でプレスして平坦化する方法が採用されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１６５０２４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半田バンプ付き配線基板は、半田バンプの上端部を平板状のコイニング治具でプレスして平坦化していることから半田バンプの上端が平坦な面となっている。また、このように平坦化された半田バンプの上面は通常、耐半田樹脂層の開口部と同程度の面積となっている。そのため電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプに当接するようにして配線基板の上面に載置する際に電子部品の各電極が半田バンプ上を滑って電子部品の電極と半田バンプとが大きくずれてしまいやすく、その結果、電子部品の電極と半田バンプとの位置合わせが困難であるという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプに当接するようにして配線基板の上面に載置する際に電子部品の電極と半田バンプとがずれにくく、両者の位置合わせが容易な半田バンプ付き配線基板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の半田バンプ付き配線基板は、内部および／または表面に配線導体を有するとともに表面に半田接合パッドを有する絶縁基板と、この絶縁基板の表面に被着されており、半田接合パッドの中央部を露出させる開口部を有するとともに半田接合パッドの外周部を被覆する耐半田樹脂層と、この耐半田樹脂層の開口部内に露出した半田接合パッド上に、その開口部内を埋めるとともに耐半田樹脂層から突出するようにして接合された半田バンプとを具備して成る半田バンプ付き配線基板であって、前記半田バンプは、その上端に前記開口部よりも広い上面を有しているとともに、その上面の中央部が凹んでいることを特徴とするものである。
【０００９】
また本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法は、内部および／または表面に配線導体を有する絶縁基板の表面に半田接合パッドおよびこの半田接合パッドの中央部を露出させる開口部を有するとともに半田接合パッドの外周部を被覆する耐半田樹脂層を形成する工程と、耐半田樹脂層の開口部内に露出した半田接合パッド上に、その開口部内を埋めるとともに耐半田樹脂層から突出する、表面が球面状の半田バンプを接合する工程と、半田バンプの耐半田樹脂層から突出した部位を、平板状のコイニング治具により、半田バンプの外周部が耐半田樹脂層に押し付けられるとともにその押し付けられた部位の耐半田樹脂層が弾性変形により凹むまでプレスして潰す工程と、前記プレスを解除して耐半田樹脂層の弾性変形により凹ませた部位を元の厚みに復元させてプレスされた半田バンプの外周部を隆起させることによりその半田バンプの上端に耐半田樹脂層の開口部よりも広くかつ中央部が凹んだ上面を形成する工程とを行なうことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の半田バンプ付き配線基板によれば、半田バンプは、その上端に耐半田樹脂層の開口部よりも広い上面を有しているとともに、その上面の中央部が凹んでいることから、電子部品をその各電極が対応する半田バンプに当接するようにして配線基板上に載置する際に、電子部品の電極を半田バンプ上に当接しやすいとともに電子部品の電極が半田バンプ上をすべりにくく、したがって、電子部品の電極と半田バンプとを容易に位置合わせすることができる。
【００１１】
また、本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法によれば、半田バンプの耐半田樹脂層から突出した部位を、平板状のコイニング治具により、半田バンプの外周部が耐半田樹脂層に押し付けられるとともにその押し付けられた部位の耐半田樹脂層が弾性変形により凹むまでプレスして潰す工程と、前記プレスを解除して耐半田樹脂層の弾性変形により凹ませた部位を元の厚みに復元させて半田バンプの外周部を隆起させることによりその半田バンプの上端に耐半田樹脂層の開口部よりも広くかつ中央部が凹んだ上面を形成する工程とを行なうことから、半田バンプの上端に耐半田樹脂層の開口部よりも広くかつ中央部が凹んだ上面を形成することができ、その結果、電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプに当接するようにして配線基板の上面に載置する際に電子部品の電極と半田バンプとがずれにくく、両者の位置合わせが容易な半田バンプ付き配線基板を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の半田バンプ付き配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、図２はその要部拡大断面図である。また、図３は本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法を説明するための要部断面図である。
【００１３】
図１において、１は絶縁基板、２は配線導体、３は半田接合パッド、４は耐半田樹脂層、５は半田バンプ、６は外部リードピンであり、主にこれらで本例の半田バンプ付き配線基板が構成されている。なお、この例では外部リードピン６を有する例を示したが、外部リードピン６は必ずしも必要ではなく、外部リードピン６に代えて例えば半田から成る外部接続用の端子を設けてもよい。
【００１４】
絶縁基板１は、例えばガラス繊維を縦横に織り込んだガラス織物にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る板状の芯体１ａの上下面にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂをそれぞれ複数層ずつ積層して成り、芯体１ａや各絶縁層１ｂの表面には銅箔や銅めっき膜等の導体層から成る複数の配線導体２が形成されている。
【００１５】
絶縁基板１を構成する芯体１ａは、厚みが０．３〜１．５ｍｍ程度であり、その上面から下面にかけて直径が０．１〜１．０ｍｍ程度の複数の貫通孔７を有している。そして、各貫通孔７の内壁には配線導体２の一部が被着されており、芯体１ａの上下面に形成された配線導体２同士が貫通孔７内の配線導体２を介して電気的に接続されている。
【００１６】
このような芯体１ａは、ガラス織物に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートを熱硬化させた後、これに上面から下面にかけて貫通孔７用のドリル加工を施すことにより製作される。なお、芯体１ａの上下面の配線導体２は、芯体１ａ用のシートの上下全面に厚みが３〜５０μｍ程度の銅箔を貼着しておくとともに、この銅箔をシートの硬化後にエッチング加工することにより芯体１ａの上下面に所定のパターンに形成される。また、貫通孔７内の配線導体２は、芯体１ａに貫通孔７を設けた後に、この貫通孔７の内壁に無電解めっき法および電解めっき法により厚みが３〜５０μｍ程度の銅めっき膜を析出させることにより貫通孔７の内壁に被着形成される。
【００１７】
さらに、芯体１ａは、その貫通孔７の内部にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る樹脂柱８が充填されている。樹脂柱８は、貫通孔７を塞ぐことにより貫通孔７の直上および直下に絶縁層１ｂを形成可能とするためのものであり、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂を貫通孔７内にスクリーン印刷法により充填し、これを熱硬化させた後、その上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そして、この樹脂柱８を含む芯体１ａの上下面に絶縁層１ｂが積層されている。
【００１８】
芯体１ａの上下面に積層された絶縁層１ｂは、それぞれの厚みが２０〜６０μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が３０〜１００μｍ程度の複数の貫通孔９を有しており、これらの貫通孔９内には配線導体２の一部が被着形成されている。これらの絶縁層１ｂは、配線導体２を高密度に配線するための絶縁間隔を提供するためのものである。そして、上層の配線導体２と下層の配線導体２とを貫通孔９内の配線導体２を介して電気的に接続することにより高密度配線を立体的に形成可能としている。
【００１９】
このような絶縁層１ｂは、厚みが２０〜６０μｍ程度の未硬化の熱硬化性樹脂のフィルムを芯体１ａ上下面に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザー加工により貫通孔９を穿孔し、さらにその上に同様にして次の絶縁層１ｂを順次積み重ねることによって形成される。なお、各絶縁層１ｂ表面および貫通孔内に被着された配線導体２は、各絶縁層１ｂを形成する毎に各絶縁層１ｂの表面および貫通孔９内に５〜５０μｍ程度の厚みの銅めっき膜を公知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法等のパターン形成法により所定のパターンに被着させることによって形成される。
【００２０】
さらに、最表層の絶縁層１ｂ上には耐半田樹脂層４が被着されている。耐半田樹脂層４は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂にシリカやタルク等の無機物粉末フィラーを３０〜７０質量％程度分散させた絶縁材料から成り、表層の配線導体２同士の電気的絶縁信頼性を高めるとともに、後述する半田接合パッド３やピン接合パッド１０の絶縁基板１への接合強度を大きなものとする作用をなす。
【００２１】
このような耐半田樹脂層４は、その厚みが１０〜５０μｍ程度であり、感光性を有する耐半田樹脂層４用の未硬化樹脂ペーストをロールコーター法やスクリーン印刷法を採用して最表層の絶縁層１ｂ上に塗布し、これを乾燥させた後、露光および現像処理を行なって半田接合パッド３やピン接合パッド１０の中央部を露出させる開口部４ａ、４ｂを形成した後、これを熱硬化させることによって形成される。あるいは、耐半田樹脂層４用の未硬化の樹脂フィルムを最上層の絶縁層１ｂ上に貼着した後、これを熱硬化させ、しかる後、半田接合パッド３やピン接合パッド１０に対応する位置にレーザービームを照射し、硬化した樹脂フィルムを部分的に除去することによって半田接合パッド３やピン接合パッド１０を露出させる開口部４ａ、４ｂを有するように形成される。
【００２２】
また、絶縁基板１の上面から下面にかけて形成された配線導体２は、電子部品の各電極を外部電気回路基板に接続するための導電路として機能し、絶縁基板１の上面の実装領域に設けられた部位の一部が電子部品の各電極に例えば鉛−錫合金から成る半田バンプ５を介して接合される半田接合パッド３を、絶縁基板１の下面に露出した部位の一部が外部電気回路基板に接続される外部リードピン６を接合するためのピン接合パッド１０を形成している。このような半田接合パッド３やピン接合パッド１０は、配線導体２に接続された導体層から成る略円形のパターンの外周部を耐半田樹脂層４により１５〜３５μｍ程度の幅で被覆してその外周縁を画定することによりその直径が、半田接合パッド３であれば７０〜２００μｍ程度に、ピン接合パッド１０であれば０．５〜２．５ｍｍ程度になるように形成されている。なお、このように半田接合パッド３およびピン接合パッド１０の外周部を耐半田樹脂層４により被覆することによって、半田接合パッド３同士やピン接合パッド１０同士の電気的な短絡が有効に防止されるとともに、半田接合パッド３やピン接合パッド１０の絶縁基板１に対する接合強度が高いものとなっている。
【００２３】
なお、通常であれば、半田接合パッド３およびピン接合パッド１０の露出する表面には、半田接合パッド３やピン接合パッド１０の酸化腐蝕の防止と半田バンプ５や外部リードピン６との接続を良好にするために、ニッケル、金等の良導電性で耐腐蝕性に優れた金属をめっき法により１〜２０μｍの厚さに被着することが好ましい。
【００２４】
また、半田接合パッド３には、半田バンプ５が耐半田樹脂層４の開口部４ａを埋めるとともに耐半田樹脂層４から突出するようにして固着形成されている。半田バンプ５は、鉛−錫合金等の半田材料から成り、半田接合パッド３と電子部品とを電気的および機械的に接続するための端子として機能し、電子部品の各電極がそれぞれ対応する半田バンプ５に当接するようにして電子部品を載置するとともに、これらを例えば電気炉などの加熱装置で加熱して半田バンプ５を溶融させることにより半田バンプ５と電子部品の電極とが接続される。
【００２５】
そして、本発明の半田バンプ付き配線基板においては、半田バンプ５は、図２に要部拡大断面図で示すように、その上端に耐半田樹脂層４の開口部４ａよりも広い面積の上面を有しているとともにその上面の中央部が凹んでいる。このように、半田バンプ５は、その上端に耐半田樹脂層４の開口部４ａよりも広い面積の上面を有しているとともにその上面の中央部が凹んでいることから、電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプ５に当接するようにして配線基板に搭載する際に、広い面積の有する半田バンプ５の上面に電子部品の電極を当接させやすいとともに電子部品の電極が半田バンプ５上を滑りにくい。したがって、両者を容易に位置合わせすることができる。なお、半田バンプ５は、その上面における凹みの深さが２μｍ未満であると、電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプ５に当接するようにして配線基板に搭載する際に、電子部品の電極が半田バンプ５上を滑って電子部品の電極と半田バンプ５とがずれやすくなる傾向にあり、また、２０μｍを超えると、電子部品の電極を接合させる際に電子部品の電極と半田バンプ５の上面との間に隙間が形成されて半田バンプ５の内部にボイドを発生させてしまう危険がある。したがって、半田バンプ５の上面における凹みの深さは２〜２０μｍの範囲が好ましい。
【００２６】
なお本発明において、このように耐半田樹脂層４の開口部４ａよりも広く中央部が凹んだ上面を有する半田バンプ５を半田接合パッド３上に形成するには、まず、図３（ａ）に要部断面図で示すように、配線導体２を有する絶縁基板１の上面に、配線導体２に接続された半田接合パッド３およびこの半田接合パッド３の中央部を露出させる開口部４ａを有する耐半田樹脂層４を形成する。このとき、耐半田樹脂層４を絶縁基体１よりも弾性変形しやすい材料で形成しておくことが重要である。
【００２７】
次に、図３（ｂ）に要部断面図で示すように、半田接合パッド３上に例えば錫：鉛＝９：１〜４：６から成る半田粒子を含有する半田ペースト１１を印刷塗布する。
【００２８】
次に、図３（ｃ）に要部断面図で示すように、半田接合パッド３上に塗布された半田ペースト１１をその半田粒子の融点以上の２３０〜２８０℃に加熱して半田粒子を溶融させることにより半田接合パッド３上に開口部４ａを埋めるとともに耐半田樹脂層４から突出する表面が球面状の半田バンプ５を形成した後、これを常温まで冷却する。
【００２９】
次に、図３（ｄ）に要部断面図で示すように、平板状のコイニング冶具１２を用いて半田バンプ５をその外周部が耐半田樹脂層４に押し付けられ、かつ耐半田樹脂層４のうち半田バンプ５の外周部が押し付けられた領域が弾性変形により圧縮されて凹んだ状態となるまで常温でプレスして潰す。このとき、耐半田樹脂層４は、絶縁基体１よりも弾性変形しやすい材料で形成してあるので、半田バンプ５の外周部が押し付けられた領域が大きく弾性変形して凹む。また、このとき半田バンプ５の上端は平坦な面となる。
【００３０】
そして最後に、図３（ｅ）に要部断面図で示すように、コイニング治具１２によるプレスを解除すると、耐半田樹脂層４の圧縮されて凹んでいた領域がその弾性により元に戻るので半田バンプ５の外周部が隆起して相対的に上面の中央部が凹んだ形状の半田バンプ５を得ることができる。その結果、上端に耐半田樹脂層４の開口部４ａよりも広い上面を有しているとともにその上面の中央部が凹んだ半田バンプ５が形成される。
【００３１】
したがって、本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法によれば、電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプ５に当接するようにして配線基板に搭載する際に、電子部品の電極と半田バンプ５とがずれにくく、両者の位置合わせが容易な半田バンプ付き配線基板を提供することができる。
【００３２】
また、ピン接合パッド１０には、銅や鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属から成る外部リードピン６が半田バンプ５よりも融点が高い半田を介して接合されている。外部リードピン６は、配線基板に実装される電子部品を外部電気回路基板に電気的に接続するための端子部材として機能し、外部リードピン６を外部電気回路基板の配線導体に半田やソケットを介して接続することにより、電子部品が外部電気回路に電気的に接続されることとなる。
【００３３】
かくして本発明により提供される半田バンプ付き配線基板によると、上面に電子部品をその電極が半田バンプ５に当接するようにして載置するとともに、半田バンプ５を溶融させて電子部品の電極と半田接合パッド３とを接合させることにより電子装置となる。
【００３４】
なお、本発明は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の半田バンプ付き配線基板によれば、半田バンプは、その上端に耐半田樹脂層の開口部よりも広い上面を有しているとともに、その上面の中央部が凹んでいることから、電子部品をその各電極が対応する半田バンプに当接するようにして配線基板上に載置する際に、電子部品の電極を半田バンプ上に当接しやすいとともに電子部品の電極が半田バンプ上をすべりにくく、したがって、電子部品の電極と半田バンプとの位置合わせが容易な半田バンプ付き配線基板を提供することができる。
【００３６】
また、本発明の半田バンプ付き配線基板の製造方法によれば、半田バンプの耐半田樹脂層から突出した部位を、平板状のコイニング治具により、半田バンプの外周部が耐半田樹脂層に押し付けられるとともにその押し付けられた部位の耐半田樹脂層が弾性変形により凹むまでプレスして潰す工程と、前記プレスを解除して耐半田樹脂層の弾性変形により凹ませた部位を元の厚みに復元させて半田バンプの外周部を隆起させることによりその半田バンプの上端に耐半田樹脂層の開口部よりも広くかつ中央部が凹んだ上面を形成する工程とを行なうことから、半田バンプの上端に耐半田樹脂層の開口部よりも広くかつ中央部が凹んだ上面を形成することができ、その結果、電子部品をその各電極がそれぞれ対応する半田バンプに当接するようにして配線基板の上面に載置する際に電子部品の電極と半田バンプとがずれにくく、両者の位置合わせが容易な半田バンプ付き配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半田バンプ付き配線基板の実施形態例の断面図である。
【図２】図１に示す半田バンプ付き配線基板の要部拡大断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は本発明の配線基板の製造方法を説明するための工程毎の要部断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・絶縁基板
２・・・・・配線導体
３・・・・・半田接合パッド
４・・・・・耐半田樹脂層
４ａ・・・耐半田樹脂層４の開口部
５・・・・・半田バンプ
１２・・・・・コイニング治具[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wiring board with solder bumps for mounting electronic components such as semiconductor elements and resistors, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Recently, as a wiring board with solder bumps used for mounting electronic components such as semiconductor elements, for example, an insulating plate made of a glass-epoxy plate or a plurality of insulating layers made of epoxy resin or the like are laminated, and the inside and And / or a plurality of wiring conductors made of a copper foil or a copper plating film on the surface and an insulating substrate formed with solder bonding pads on the surface, and an opening for exposing a central portion of the solder bonding pad on the surface of the insulating substrate. A solder-resistant resin layer having a solder-bonded resin layer and covering the outer periphery of the solder-bonded pad; and a solder bump bonded to the solder-bonded pad exposed from the solder-resistant resin layer so as to protrude from the solder-resistant resin layer. And an organic material-based wiring board with solder bumps comprising:
[0003]
In such a wiring board with solder bumps, the electronic component is placed on the wiring board such that each electrode of the electronic component comes into contact with the corresponding solder bump, and these are mounted on a heating device such as an electric furnace. To melt the solder bumps to join the solder bumps to the electrodes of the electronic component, whereby the electronic component is mounted on the wiring board.
[0004]
By the way, in such a wiring board with solder bumps, when the electronic component is mounted on the upper surface thereof, the electrodes of the electronic component and the corresponding solder bumps are easily brought into contact with each other. The top is flattened to make the height uniform.
In order to flatten the upper end of the solder bump, for example, first, a solder paste or a solder ball is placed on a solder joint pad and heated and melted to form a solder bump having a spherical surface. A method of flattening the portion by pressing it with a flat coining jig is employed.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-165024 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional wiring board with solder bumps, the upper ends of the solder bumps are flattened by pressing with a flat coining jig, so that the upper ends of the solder bumps are flat. In addition, the upper surface of the flattened solder bump usually has an area approximately equal to the opening of the solder-resistant resin layer. Therefore, when the electronic component is placed on the upper surface of the wiring board such that each electrode comes into contact with the corresponding solder bump, each electrode of the electronic component slides on the solder bump and the electrode of the electronic component and the solder bump are separated. There is a problem in that it is likely to be greatly displaced, and as a result, it is difficult to align the electrodes of the electronic component with the solder bumps.
[0007]
The present invention has been devised in view of such conventional problems, and has as its object to mount an electronic component on the upper surface of a wiring board such that each electrode of the electronic component comes into contact with a corresponding solder bump. An object of the present invention is to provide a wiring board with solder bumps, in which the electrodes of the electronic component and the solder bumps are less likely to be displaced and the two are easily aligned.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A wiring board with solder bumps according to the present invention has an insulating substrate having a wiring conductor inside and / or on the surface and having a solder bonding pad on the surface, and an insulating substrate attached to the surface of the insulating substrate. A solder-resistant resin layer having an opening for exposing the solder joint pad and covering an outer peripheral portion of the solder joint pad; and filling the solder resist pad exposed in the opening of the solder joint resin layer with the solder-resistant resin layer. And a solder bump joined so as to protrude from the solder bump, wherein the solder bump has an upper surface wider than the opening at an upper end thereof and an upper surface thereof. Is characterized by the fact that the center portion is concave.
[0009]
Further, the method of manufacturing a wiring board with solder bumps according to the present invention has a solder bonding pad and an opening for exposing a central portion of the solder bonding pad on a surface of an insulating substrate having a wiring conductor inside and / or on a surface thereof. A step of forming a solder-resistant resin layer covering the outer periphery of the pad, and filling the opening on the solder bonding pad exposed in the opening of the solder-resistant resin layer and projecting from the solder-resistant resin layer, the surface of which is spherical. Bonding the solder bumps in a shape, and projecting the portions of the solder bumps protruding from the solder-resistant resin layer by pressing the outer peripheral portion of the solder bumps against the solder-resistant resin layer using a flat coining jig. Pressing and crushing until the solder-resistant resin layer of the solder-resistant resin layer is dented by elastic deformation; Forming an upper surface wider than the opening of the solder-resistant resin layer and having a concave central portion at the upper end of the solder bump by raising the outer peripheral portion of the pressed solder bump by restoring the original thickness. It is characterized by the following.
[0010]
According to the wiring board with solder bumps of the present invention, the solder bump has an upper surface that is wider than the opening of the solder-resistant resin layer at the upper end, and the center of the upper surface is concave, so that the When placing a component on a wiring board such that each electrode contacts the corresponding solder bump, it is easy for the electrode of the electronic component to contact the solder bump and the electrode of the electronic component is less likely to slip on the solder bump Therefore, the electrodes of the electronic component can be easily aligned with the solder bumps.
[0011]
Further, according to the method of manufacturing a wiring board with solder bumps of the present invention, a portion of the solder bump protruding from the solder-resistant resin layer is pressed against the solder-resistant resin layer by a flat coining jig. Pressed and crushed until the solder-resistant resin layer of the pressed portion is dented by elastic deformation, and the press-released portion is restored to its original thickness by releasing the press and elastically deforming the solder-resistant resin layer. Forming an upper surface wider than the opening of the solder-resistant resin layer and having a concave central portion at the upper end of the solder bump by raising the outer peripheral portion of the solder bump. An upper surface wider than the opening of the solder resin layer and having a concave central portion can be formed. As a result, the electronic component is brought into contact with each corresponding solder bump. Is hardly shifted and the electrode and the solder bump of the electronic component when mounted on the upper surface of the wiring substrate, it is possible to both alignment provides easy solder bumped wiring board.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a wiring board with solder bumps of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part thereof. FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part for describing a method of manufacturing a wiring board with solder bumps according to the present invention.
[0013]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an insulating substrate, 2 denotes a wiring conductor, 3 denotes a solder joint pad, 4 denotes a solder-resistant resin layer, 5 denotes a solder bump, and 6 denotes an external lead pin. A substrate is configured. In this example, the example having the external lead pins 6 is shown. However, the external lead pins 6 are not always necessary, and instead of the external lead pins 6, an external connection terminal made of, for example, solder may be provided.
[0014]
The insulating substrate 1 is formed by impregnating a thermosetting resin such as an epoxy resin or a bismaleimide triazine resin into a glass fabric in which glass fibers are woven vertically and horizontally. A plurality of insulating layers 1b each made of a thermosetting resin such as a resin, and a plurality of wiring conductors formed of a conductive layer such as a copper foil or a copper plating film on the surface of the core body 1a or each insulating layer 1b; 2 are formed.
[0015]
The core 1a constituting the insulating substrate 1 has a thickness of about 0.3 to 1.5 mm and has a plurality of through holes 7 with a diameter of about 0.1 to 1.0 mm from the upper surface to the lower surface. . A part of the wiring conductor 2 is attached to the inner wall of each through hole 7, and the wiring conductors 2 formed on the upper and lower surfaces of the core 1 a are electrically connected to each other through the wiring conductor 2 in the through hole 7. Connected.
[0016]
Such a core 1a is manufactured by thermally curing a sheet in which a glass fabric is impregnated with an uncured thermosetting resin, and then performing drilling for the through holes 7 from the upper surface to the lower surface. . The wiring conductors 2 on the upper and lower surfaces of the core 1a are attached with copper foil having a thickness of about 3 to 50 μm on the entire upper and lower surfaces of the sheet for the core 1a, and the copper foil is etched after the sheet is cured. By processing, a predetermined pattern is formed on the upper and lower surfaces of the core 1a. The wiring conductor 2 in the through-hole 7 is formed by forming a through-hole 7 in the core 1a and then forming a copper plating film having a thickness of about 3 to 50 μm on the inner wall of the through-hole 7 by electroless plating and electrolytic plating. Is deposited on the inner wall of the through-hole 7.
[0017]
Further, the core 1a is filled with a resin column 8 made of a thermosetting resin such as an epoxy resin or a bismaleimide triazine resin inside the through hole 7. The resin pillar 8 is for enabling the insulating layer 1b to be formed directly above and directly below the through hole 7 by closing the through hole 7, and the uncured paste-like thermosetting resin is placed in the through hole 7. It is formed by filling by a screen printing method, thermally curing the material, and then polishing the upper and lower surfaces thereof to be substantially flat. An insulating layer 1b is laminated on the upper and lower surfaces of the core 1a including the resin columns 8.
[0018]
The insulating layer 1b laminated on the upper and lower surfaces of the core 1a has a thickness of about 20 to 60 μm, and has a plurality of through holes 9 having a diameter of about 30 to 100 μm from the upper surface to the lower surface of each layer. A part of the wiring conductor 2 is formed in these through holes 9. These insulating layers 1b are for providing an insulating interval for wiring the wiring conductors 2 at high density. By electrically connecting the upper layer wiring conductor 2 and the lower layer wiring conductor 2 via the wiring conductor 2 in the through-hole 9, high-density wiring can be formed three-dimensionally.
[0019]
Such an insulating layer 1b is formed by attaching an uncured thermosetting resin film having a thickness of about 20 to 60 μm to the upper and lower surfaces of the core 1a, thermally curing the same, and forming the through holes 9 by laser processing. The insulating layer 1b is formed by successively stacking the next insulating layers 1b in a similar manner. The wiring conductor 2 attached to the surface of each insulating layer 1b and the inside of the through-hole has a thickness of about 5 to 50 μm on the surface of each insulating layer 1b and inside the through-hole 9 every time the insulating layer 1b is formed. It is formed by applying a plating film to a predetermined pattern by a known pattern forming method such as a semi-additive method or a subtractive method.
[0020]
Further, a solder-resistant resin layer 4 is provided on the outermost insulating layer 1b. The solder-resistant resin layer 4 is made of, for example, an insulating material in which an inorganic powder filler such as silica or talc is dispersed in an acrylic-modified epoxy resin by about 30 to 70% by mass, and improves the electrical insulation reliability between the surface wiring conductors 2. At the same time, it acts to increase the bonding strength of the solder bonding pad 3 and the pin bonding pad 10 to be described later to the insulating substrate 1.
[0021]
Such a solder-resistant resin layer 4 has a thickness of about 10 to 50 μm. The uncured resin paste for the solder-resistant resin layer 4 having photosensitivity is formed on the outermost layer by using a roll coater method or a screen printing method. After coating on the insulating layer 1b and drying it, exposure and development treatments are performed to form openings 4a and 4b for exposing the central portions of the solder bonding pads 3 and the pin bonding pads 10, and then, heat is applied. It is formed by curing. Alternatively, after an uncured resin film for the solder-resistant resin layer 4 is adhered on the uppermost insulating layer 1b, this is thermally cured, and then the position corresponding to the solder bonding pad 3 or the pin bonding pad 10 is set. Is formed so as to have openings 4a and 4b for exposing the solder bonding pads 3 and the pin bonding pads 10 by irradiating a laser beam to the resin film and partially removing the cured resin film.
[0022]
The wiring conductor 2 formed from the upper surface to the lower surface of the insulating substrate 1 functions as a conductive path for connecting each electrode of the electronic component to an external electric circuit board, and is provided in a mounting area on the upper surface of the insulating substrate 1. A part of the exposed part is connected to each electrode of the electronic component via a solder bump 5 made of, for example, a lead-tin alloy. A pin bonding pad 10 for bonding the external lead pins 6 connected to the substrate is formed. Such a solder bonding pad 3 or a pin bonding pad 10 is formed by covering an outer peripheral portion of a substantially circular pattern formed of a conductor layer connected to the wiring conductor 2 with a solder resin layer 4 to a width of about 15 to 35 μm. By defining the outer peripheral edge, the diameter is about 70 to 200 μm for the solder bonding pad 3 and about 0.5 to 2.5 mm for the pin bonding pad 10. By covering the outer peripheral portions of the solder bonding pads 3 and the pin bonding pads 10 with the solder-resistant resin layer 4, an electrical short circuit between the solder bonding pads 3 and between the pin bonding pads 10 is effectively prevented. In addition, the bonding strength of the solder bonding pad 3 and the pin bonding pad 10 to the insulating substrate 1 is high.
[0023]
Normally, on the exposed surfaces of the solder bonding pads 3 and the pin bonding pads 10, the prevention of oxidation corrosion of the solder bonding pads 3 and the pin bonding pads 10 and the good connection with the solder bumps 5 and the external lead pins 6 are provided. In this case, it is preferable to apply a metal having good conductivity and excellent corrosion resistance, such as nickel or gold, to a thickness of 1 to 20 μm by plating.
[0024]
Further, solder bumps 5 are fixed to the solder bonding pads 3 so as to fill the openings 4 a of the solder-resistant resin layer 4 and protrude from the solder-resistant resin layer 4. The solder bump 5 is made of a solder material such as a lead-tin alloy, and functions as a terminal for electrically and mechanically connecting the solder joint pad 3 to the electronic component. The electronic components are placed so as to be in contact with the bumps 5, and these are heated by a heating device such as an electric furnace to melt the solder bumps 5, so that the solder bumps 5 and the electrodes of the electronic components are connected. .
[0025]
In the wiring board with solder bumps of the present invention, the solder bumps 5 each have an upper surface having an area larger than the opening 4a of the solder resistant resin layer 4 at the upper end thereof, as shown in an enlarged sectional view of a main part in FIG. And the center of the upper surface is concave. As described above, since the solder bump 5 has an upper surface having an area larger than the opening 4a of the solder-resistant resin layer 4 at the upper end and the center of the upper surface is depressed, the electronic component can be connected to each of them. When the electrodes are mounted on the wiring board such that the electrodes are in contact with the corresponding solder bumps 5, the electrodes of the electronic components are easily brought into contact with the upper surfaces of the solder bumps 5 having a large area, and the electrodes of the electronic components are connected to the solder bumps 5. It is hard to slip on. Therefore, both can be easily aligned. If the depth of the depression on the upper surface of the solder bump 5 is less than 2 μm, the electronic component is mounted on the wiring board such that each electrode of the electronic component comes into contact with the corresponding solder bump 5. The electrodes of the electronic component tend to slip on the solder bumps 5 and the electrodes of the electronic component and the solder bumps 5 tend to be displaced from each other. There is a risk that a gap is formed between the solder bump 5 and the upper surface of the solder bump 5 to generate a void inside the solder bump 5. Therefore, the depth of the recess on the upper surface of the solder bump 5 is preferably in the range of 2 to 20 μm.
[0026]
In the present invention, in order to form a solder bump 5 having an upper surface which is wider than the opening 4a of the solder-resistant resin layer 4 and has a concave central portion on the solder bonding pad 3, first, FIG. As shown in the main part cross-sectional view, the upper surface of an insulating substrate 1 having a wiring conductor 2 has a solder bonding pad 3 connected to the wiring conductor 2 and an opening 4a for exposing a central portion of the solder bonding pad 3. The solder-resistant resin layer 4 is formed. At this time, it is important that the solder-resistant resin layer 4 is formed of a material that is more easily elastically deformed than the insulating base 1.
[0027]
Next, as shown in a sectional view of a main part in FIG. 3B, a solder paste 11 containing solder particles composed of, for example, tin: lead = 9: 1 to 4: 6 is printed on the solder bonding pad 3. .
[0028]
Next, as shown in FIG. 3C, the solder paste 11 applied on the solder bonding pad 3 is heated to 230 to 280 ° C. which is higher than the melting point of the solder particles to melt the solder particles. By doing so, the openings 4a are filled on the solder bonding pads 3 and the solder bumps 5 whose surfaces projecting from the solder-resistant resin layer 4 are spherical are formed, and then cooled to room temperature.
[0029]
Next, as shown in the sectional view of the main part in FIG. 3D, the outer periphery of the solder bump 5 is pressed against the solder-resistant resin layer 4 using a flat coining jig 12 and the solder-resistant resin layer 4 is pressed. Among them, the region where the outer peripheral portion of the solder bump 5 is pressed is pressed and crushed at room temperature until it is compressed and elastically deformed into a concave state. At this time, since the solder-resistant resin layer 4 is formed of a material that is more easily elastically deformed than the insulating substrate 1, the area where the outer peripheral portion of the solder bump 5 is pressed is largely elastically deformed and dented. At this time, the upper end of the solder bump 5 becomes a flat surface.
[0030]
Finally, as shown in the main part sectional view of FIG. 3E, when the press by the coining jig 12 is released, the compressed and recessed area of the solder-resistant resin layer 4 returns to its original state due to its elasticity. A solder bump 5 having a shape in which the outer peripheral portion of the solder bump 5 is raised and the central portion of the upper surface is relatively concave is obtained. As a result, a solder bump 5 having an upper surface wider at the upper end than the opening 4a of the solder-resistant resin layer 4 and having a concave central portion of the upper surface is formed.
[0031]
Therefore, according to the method for manufacturing a wiring board with solder bumps of the present invention, when the electronic component is mounted on the wiring board such that each electrode of the electronic component comes into contact with the corresponding solder bump 5, the electrodes of the electronic component are soldered. It is possible to provide a wiring board with solder bumps that is less likely to be displaced from the bumps 5 and that can easily be aligned.
[0032]
External lead pins 6 made of a metal such as copper or an iron-nickel-cobalt alloy are joined to the pin joint pads 10 via solder having a higher melting point than the solder bumps 5. The external lead pins 6 function as terminal members for electrically connecting electronic components mounted on the wiring board to the external electric circuit board, and connect the external lead pins 6 to the wiring conductors of the external electric circuit board via solder or socket. By making the connection, the electronic component is electrically connected to the external electric circuit.
[0033]
Thus, according to the wiring board with the solder bumps provided by the present invention, the electronic component is placed on the upper surface such that the electrodes thereof are in contact with the solder bumps 5, and the solder bumps 5 are melted to solder the electrodes of the electronic components to the solder. An electronic device is obtained by bonding with the bonding pad 3.
[0034]
It should be noted that the present invention is not limited to the example of the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
[0035]
【The invention's effect】
According to the wiring board with solder bumps of the present invention, the solder bump has an upper surface that is wider than the opening of the solder-resistant resin layer at the upper end, and the center of the upper surface is concave, so that the When placing a component on a wiring board such that each electrode contacts the corresponding solder bump, it is easy for the electrode of the electronic component to contact the solder bump and the electrode of the electronic component is less likely to slip on the solder bump Therefore, it is possible to provide a wiring board with solder bumps that facilitates alignment between the electrodes of the electronic component and the solder bumps.
[0036]
Further, according to the method of manufacturing a wiring board with solder bumps of the present invention, a portion of the solder bump protruding from the solder-resistant resin layer is pressed against the solder-resistant resin layer by a flat coining jig. Pressed and crushed until the solder resistant resin layer of the pressed portion is dented by elastic deformation, and the press is released to restore the portion dented by elastic deformation of the solder resistant resin layer to its original thickness. Forming a top surface wider than the opening of the solder-resistant resin layer and having a concave central portion at the upper end of the solder bump by raising the outer peripheral portion of the solder bump. An upper surface wider than the opening of the solder resin layer and having a concave central portion can be formed. As a result, the electronic component is arranged such that each electrode of the electronic component contacts the corresponding solder bump. Is hardly shifted and the electrode and the solder bump of the electronic component when mounted on the upper surface of the wiring substrate, it is possible to both alignment provides easy solder bumped wiring board.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a wiring board with solder bumps of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the wiring board with solder bumps shown in FIG. 1;
FIGS. 3A to 3E are cross-sectional views of main parts in each step for explaining a method of manufacturing a wiring board according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1, an insulating substrate 2, a wiring conductor 3, a solder bonding pad 4, a solder-resistant resin layer 4a, an opening 5 in the solder-resistant resin layer 4, ... Solder bump 12 ... Coining jig