JPH10326961A

JPH10326961A - 配線基板のバンプ形成方法

Info

Publication number: JPH10326961A
Application number: JP14844297A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Sugiura; 良治杉浦; Masayuki Sakurai; 正幸櫻井
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Lincstech Circuit Co Ltd
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】電子部品を搭載する配線基板の外部端子用の
電極パッドに接続用のバンプを形成する方法において、
平面的な電極パッド上の所定箇所に、球形状や半球形状
などの多数のバンプ部材を設置することは、バンプの先
端面が球面形状となっているため位置決めが非常に難し
く、さらにバンプの先端面の高さの差をなくすることが
電気的接続の信頼性の確保が課題であった。【解決手段】貫通孔から成る電極パッド６を形成し、
この貫通孔の電極パッド６の内に棒形状バンプ部材４５
Ｂをはめ込み、治具により、この深さを調節して多数の
バンプの先端面の高さレベルを平坦化し、正しい電極パ
ッド位置に容易に位置決めのできる接続品質が安定した
バンプの形成方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線基板の電極パ
ッドにバンプ（突出接点）を形成するバンプの形成方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３に基づいて、従来の技術を説明す
る。従来は、電子部品４０の中でも代表的な半導体素子
やＩＣフラットパッケージ等の高密度電子部品を搭載し
た配線基板３１の外部への接続端子として、つまり配線
基板の下面に外部端子として多数の電極パッド３６を２
次元の格子上交点に設け、この電極パッド３６に、はん
だ等から成る球形状バンプ（突出接点）部材４５、例え
ば、はんだボールを加熱圧着やリフローはんだ付けで形
成する方式はＢＧＡ（ball・grid・array）パッケージ
方式と呼ばれ、電子部品の高密度化、小型化および、は
んだ付け不良率の低減による品質の向上が望める。

【０００３】まず、従来技術の電子部品搭載用の配線基
板３１は、この配線基板３１の上面外層導体３３と、下
面外層導体３５とは、スルーホールめっきで電気的に導
通されている。この下面外層導体３５の２次元の格子上
交点の所定箇所には多数の電極パッド３６が平面的に形
成され設定配置される。次に、外層導体３３，３５の必
要な接続ランドや電極パッド３６を除いて配線基板３１
の両面にソルダーレジスト７を施すことが一般的であ
る。その次に、前記の電極パッド３６の表面上に、クリ
ームはんだを塗布し、その上に球形状のバンプ部材４
５、例えば、はんだボールをのせリフローはんだ付けで
球形状バンプを形成する。また、はんだ等から成る球形
状バンプ部材４５を直接、電極パッド３６へ加熱圧着す
る方法もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の平面的
な面実装技術では、球形状、半球形状、山型形状などの
バンプを、所定箇所の電極パッド３６に取り付ける場
合、電極パッド３６の平面状の表面と球形状のバンプ部
材４５の先端面が球面形状となっている球面とが接する
ため位置決めが非常に難しくなっていた。また、球形状
のバンプ部材４５を配線基板３１に設置されている多数
の電極パッド３６に正確に位置決めをし、リフローはん
だ付けや加熱圧着する作業や運搬中に球形状のバンプ部
材４５が位置ずれしたり、離脱する不良が発生すること
がある。

【０００５】さらに、球形状のバンプ部材４５の大きさ
のバラツキ、配線基板３１の反りやねじれ、クリームは
んだの塗布量などにより球形状バンプの先端面の高さの
差Ｒが生じることにより、このバンプの形成された配線
基板３１を親配線基板の接続ランドにリフローはんだ付
けする際に配線基板３１の球形状バンプと、親配線基板
の接続ランドとの接続不良が生じて、接続品質が不安定
となり、接続信頼性の確保が課題となっていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明においては、電子部品４０を搭載する配線基板
３１のバンプ接続側にある下面外層導体３５上に形成さ
れている平面的な電極パッド３６を、図１に示すように
配線基板１の基材に単数または複数の貫通孔を穿設し、
当該貫通孔の内周面にめっきを施しスルーホールめっき
層を形成する。この貫通孔のスルーホールに棒形状のバ
ンプ部材４５Ｂを圧入し、はんだや導電性ペーストによ
り各上記バンプ部材と各上記スルーホールとを接続する
ことにより、正しい電極パッド位置に容易に位置決めを
してバンプを形成することができる。

【０００７】さらに、前記の貫通孔の電極パッド６の内
径は、挿入する棒形状のバンプ部材４５Ｂの外径ｄ₁よ
り若干大きくし、挿入時の間隙を少なくして２次元（平
面的）の位置決め精度を高くする。また、棒形状のバン
プ部材４５Ｂの長さＬは、配線基板１の板厚より若干長
くしてバンプ接続側の表面５Ａから、棒形状のバンプ部
材４５Ｂの先端部分までの高さＨが０．２０〜０．６０
mm突出するように、棒形状のバンプ部材４５Ｂの長さを
選定する。このように、貫通孔の電極パッド６の内に、
棒形状のバンプ４５Ｂをはめ込み、はんだ付けやリフロ
ーはんだ付けなどでバンプを形成するため、接続品質が
安定する。なお、バンプ接続側の表面５Ａから突出して
いる棒形状のバンプ部材４５Ｂの先端部分までの高さＨ
は、高さ方向の位置決め用治具で棒形状のバンプ部材４
５Ｂの突出する先端面の高さレベルを平坦化することが
でき、このバンプ部材４５Ｂの先端部分と親配線基板の
接続ランドの間隔が一定となり、電子部品搭載用配線基
板１と親配線基板との多数のバンプ接続による実装を、
簡単な構成によって容易に確実に行うことができる。

【０００８】前記貫通孔であるスルーホールの孔径は、
棒形状バンプ部材４５Ｂの一つである角柱形状のバンプ
部材４５Ｄを圧入する場合は多角形の角に接する外接径
ｄ₂より若干小さくして、貫通孔の内に角柱形状バンプ
部材４５Ｄを圧入し、固定するようにする。

【０００９】

【発明の実施の形態】まず、図１に基づいて実施の形態
を説明する。半導体素子やＩＣフラットパッケージ等の
電子部品４０を搭載する配線基板１の電子部品搭載面の
表面外層導体３と、バンプ接続側の表面外層導体５を印
刷法や写真法により、所定箇所に所定の導体を形成し、
次いで、ＮＣ穴あけ加工により単数または複数の貫通孔
を穿設し、無電解めっき、電解めっきを施し当該貫通孔
内周面にスルーホールめっき層４を形成する。このよう
にして、配線基板１の外部への接続端子として使用する
単数または複数の貫通孔の電極パッド６を、２次元の格
子上交点の所定箇所に、立体的（３次元的）に形成し、
設定配置する。次に、電子部品搭載面の表面外層導体３
と、バンプ接続側の表面外層体５の必要な接続ランドや
貫通孔の電極パッド６を除いて配線基板１の両面にソル
ダーレジスト７を施こす。

【００１０】その次に、配線基板１のバンプ接続側に形
成した貫通孔の電極パッド６の内部に、導電性ペースト
８を塗布あるいは充填し、そこに、棒形状のバンプ部材
４５Ｂをはめ込み、リフローはんだ付けをするか、また
は貫通孔の電極パッド６の内に、はんだ付用フラックス
を塗布し、棒形状のバンプ部材４５Ｂをはめ込み通常の
はんだ付けでバンプを形成する。導電性ペースト８とし
ては、銀ペースト，銅ペースト，はんだペースト，クリ
ームはんだ，銀−銅合金系ペースト，銀パラジウム合金
ペースト，カーボンペーストなどがある。また、貫通孔
の電極パッド６の表面上に電子部品４０を搭載する場合
は、配線基板１と電子部品４０との間に絶縁フィルムや
絶縁シート，絶縁被膜を設ける。

【００１１】さらに、本発明に使用する棒形状のバンプ
部材４５Ｂとして、図２に示すように円柱形状バンプ部
材４５Ｃ，角柱形状バンプ部材４５Ｄ，変形の棒形状バ
ンプである突起付き棒形状バンプ部材などの種類がある
が、図２（ａ）に示すように棒形状バンプ部材４５Ｂの
一つである単純な形状の円柱形状バンプ部材４５Ｃにお
いて、このバンプの外径ｄ₁より貫通孔の電極パッド６
の内径は若干大きくし、挿入時に必要以上の間隙が生じ
ないようにする。

【００１２】また、棒形状のバンプ部材４５Ｂを貫通孔
の電極パッド６へはめ込む作業の効率向上や嵌合状態の
安定化を図るため、棒形状バンプ部材４５Ｂの一つであ
る角柱形状のバンプ部材４５Ｄを貫通孔の電極パッド６
の貫通孔の内に圧入することができる。この角柱形状の
バンプ部材４５Ｄとしては、図２（ｂ）の正面図，平面
図で示してあるように、角柱形状バンプ部材４５Ｄの多
角形の角に接する外接径ｄ₂より、配線基板１に形成さ
れている貫通孔の電極パッド６の貫通孔の内径は若干小
さくして、非貫通孔の内に角柱形状バンプ部材４５Ｄを
圧入し、固定することにより嵌合状態を安定化すること
ができる。この角柱形状のバンプ部材４５Ｄには、四角
柱形状，六角柱形状，八角柱形状のように線対称となる
多角柱形状のバンプが嵌合状態が安定し良好である。

【００１３】棒形状のバンプ部材４５Ｂとしては、配線
基板１のバンプ接続側の表面５Ａからバンプの先端部分
までの高さＨを０．３０mmとしたが、この高さＨが０．
２０mm未満では細い棒形状バンプ部材４５Ｂの曲がり
や、この棒形状バンプ部材４５Ｂと、はんだ接合される
親配線基板の接続ランドに塗布されているクリームはん
だ量の過少により接続不良が生じやすい。また、０．６
０mmを越えると親配線基板の接続ランドとの間隔が広く
なり過ぎて、はんだ接合が不完全となり、高精細な電極
パッドや接続端子ピッチが狭い場合はショート不良が発
生しやすくなる。すなわち、パンプ接続側の表面５Ａか
らバンプの先端部分までの高さＨは０．２０〜０．６０
mm突出しているのが良好である。

【００１４】なお、バンプ接続側の表面５Ａから突出し
ている棒形状のバンプ部材４５Ｂの先端部分までの高さ
Ｈは、高さ方向の位置決め用治具で棒形状のバンプ部材
４５Ｂの突出する先端面の高さレベルを平坦化すること
ができ、この棒形状のバンプ部材４５Ｂの先端部分と親
配線基板の接続ランドとの間隔が一定となり、電子部品
搭載用配線基板と親配線基板とのバンプ接続による実装
を簡単な構成によって確実に行うことができる。

【００１５】本発明においては、電子部品搭載用の配線
基板１はガラスエポキシ基材，フェノール基材，合成樹
脂基材と呼ばれるＣＥＭ材，テフロン含有基材，ポリイ
ミド樹脂基材，ＢＴレジン（ビスマレィミド−トリアジ
ン樹脂）基材，変性ＢＴレジン基材またはセラミック基
材などの基材から最適なものを選択して使用する。ま
た、配線基板１の構造として、片面配線基板，両面配線
基板，多層配線基板のどれでもよく、導体パターンの形
成はサブトラクティブ法でもアクティブ法でも限定され
るものではない。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、従来の電子部品４
０を搭載した配線基板３１の下面外層導体３５に形成さ
れている電極パッド３６は平面的で多数の球形状バンプ
部材４５（例えば、はんだボール）を正確に位置決めを
し、さらに球形状バンプの先端面の高さの差をなくして
固定することは非常に難しいが、本発明では、所定箇所
に形成した貫通孔の電極パッド６内に棒形状のバンプ部
材４５Ｂをはめ込むことにより、正しい電極パッド位置
に容易に位置決めをすることができる。

【００１７】また、従来の技術では多数の球形状バンプ
部材４５を平面的な電極パッド３６に仮固定した後の作
業中や運搬中に、球形状のバンプ部材４５が位置ずれし
たり、離脱する不良が生じていたが、本発明の立体的に
形成された貫通孔の電極パッド６の貫通孔の内に、棒形
状のバンプ部材４５Ｂをはめ込み固定したことにより、
作業中や運搬中の不良が発生しなくなった。このよう
に、貫通孔の電極パッド６の内に、凸形状となっている
棒形状のバンプ部材４５Ｂをはめ込み、リフローはんだ
付けなどでバンプを形成するため、接続品質が安定す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明する電子部品搭載状態の配線基板
断面図。

【図２】本発明に使用される棒形状のバンプの一例を示
す正面図と平面図。

【図３】従来の電子部品搭載用の配線基板断面図。

【符号の説明】

１…配線基板３…電子部品搭載面の表面外層導体４…スルーホールめっき層５…バンプ接続側の表面外
層導体５Ａ…バンプ接続側の表面６…貫通孔の電極パッド
７…ソルダーレジスト８…導電性ペーストＲ…球形状バンプの先端面の高さ
の差３１…配線基板３３…上面外層導体３５…下面外層導体３６…電極
パッド４０…電子部品４５…球形状バンプ部材４５Ｂ…棒
形状のバンプ部材４５Ｃ…円柱形状バンプ部材４５Ｄ…角柱形状バンプ
部材Ｈ…バンプ接続側の表面からバンプの先端面のレベルま
での高さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子部品を搭載する配線基板の電極パッ
ドにバンプを形成する方法において、基材に単数または
複数の貫通孔を穿設し、当該貫通孔にめっきを施すこと
によりスルーホールを形成する第１の工程と、棒形状の
バンプ部材を上記スルーホールに圧入する第２の工程
と、はんだや導電性ペーストにより各上記バンプ部材と
各上記スルーホールとを接続する第３の工程とを有する
ことを特徴とする配線基板のバンプ形成方法。
【請求項２】上記の棒形状のバンプ（４５Ｂ）に角柱
形状のバンプ部材（４５Ｄ）を使用し、上記貫通孔の孔
径を角柱形状のバンプ部材（４５Ｄ）の外接径（ｄ₂）
より若干小さくすることを特徴とする請求項１に記載の
バンプ形成方法。