JPH11191673A - はんだプリコート方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細化しても電子部品の十分な接合強度を保
持することができるはんだプリコート方法を提供する。 【解決手段】 電子部品１をはんだ付けするためのラン
ド部７を有する導体パターン５を含むプリント配線基板
にはんだ９を供給するはんだプリコート方法において、
前記プリント配線基板の表面に所定の厚さで感光性樹脂
層１４を塗布する塗布工程と、前記感光性樹脂層を選択
的に露光して前記ランド部に対応する部分を感光させる
露光工程と、前記感光性樹脂層を現像して露光部分を除
去することにより開口部１０を形成する現像工程と、前
記開口部にクリームはんだを充填する充填工程と、前記
クリームはんだに熱を加えて溶融硬化させる溶融固化工
程と、前記感光性樹脂層をすべて除去する除去工程とを
備えるようにする。これにより、微細化しても電子部品
の十分な接合強度を保持することができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベアチップのよう
な電子部品を実装するいわゆるビルトアップ基板のよう
なプリント配線基板へはんだをプリコートする方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子機器にあっては、各種の電
子部品等の回路素子を実装するためのプリント配線基板
が使用されているが、近年の小型化及び高集積化の要請
により、プリント配線基板自体の小型化及び省スペース
化が求められている。このような状況下において、従
来、一般的なＩＣチップなどの電子部品には接続用の多
数の足の長いリードが設けられ、このリードを屈曲させ
た状態でプリント配線基板にはんだ付けして実装されて
いるが、この時の占有スペースをより小さくするため
に、ＩＣチップに足の長いリードを設けないで代わりに
バンプ部を設け、このバンプ部をプリント配線基板のラ
ンド部にはんだにより直接接合することにより、省スペ
ース化を図ることが行なわれている。このようなバンプ
部を設けたＩＣチップを一般的にはベアチップと称す。

【０００３】このベアチップを従来のプリント配線基板
に接続する時の状況を説明する。図５はプリント配線基
板とベアチップの実装直前の状態を示す図、図６はプリ
ント配線基板の拡大平面図である。ベアチップ１はその
下面に突起状の多数のバンプ部２を有している。図示例
ではこのバンプ部２は５個しか記載していないが、実際
には、数１０個から数１００個程度設けられ、また、各
バンプ部２のピッチＬ１は２００μｍ程度に設定されて
いる。

【０００４】一方、このベアチップ１を実装するプリン
ト配線基板３は、板状の例えばエポキシ樹脂よりなる絶
縁性のコア材４の表面に例えば銅よりなる導体パターン
５を積層して、この上に例えばフォトソルダーレジスト
よりなる絶縁性の保護層６を所定の厚さで形成してい
る。そして、ベアチップ１のバンプ部２を接続する部分
に対応させて、保護層６は局部的に微細な円形状に或い
は楕円形状に取り除かれて内部の導体パターン４の一部
を形成するランド部７が露出されている。ベアチップ１
の各バンプ部２は、各対応するランド部７にリフロー等
を用いたはんだにより接続されることになる。図７は１
つのランド部の拡大図を示しており、実際には銅よりな
るランド部７の表面には酸化防止用の金属膜、例えば金
メッキ膜（図示せず）が施され、この上にはんだ９が盛
られている。

【０００５】具体的には、ベアチップ１をはんだ付けす
る際は、スーパーソルダー法等を用いて基板３側のラン
ド部７にクリーム状のはんだ９をプリコートしてその上
にフラックスを塗布し、この上にベアチップ１を搭載す
る。そして、次に、リフロー法を適用してクリームはん
だを溶融し、これにより各バンプ部２を対応するランド
部７に接合する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、クリーム状
のはんだを各ランド部７の開口部１０に充填する場合に
は、一般的には、図８（Ａ）に示すようにランド部７に
対応する部分が開口されたメタルマスク３０を用い、こ
のメタルマスク３０を位置合わせして基板３上に設置
し、このマスク３０上より対応する開口部１０にスクリ
ーン印刷等によりクリームはんだ９を充填するようにな
っている。しかしながら、この場合、クリームはんだ９
は、硬化する時に溶剤が蒸発してはんだ自体が小さくな
るので、硬化後のはんだ９の高さを一定以上高くして保
護層６の厚みより上方へ突出させるには、クリームはん
だ９の充填量を多くするためにメタルマスク３０の厚み
をかなり厚くしなければならない。すると、図８（Ｂ）
に示すようにクリームはんだ充填後にメタルマスク３０
を取り除いた時に、メタルマスク３０自体の開口や基板
の開口部１０に充填されたクリームはんだ９の一部がメ
タルマスク３０側に付着し、開口部１０に十分な量のク
リームはんだ９を充填することができない。そのため、
結果的に、硬化後のはんだ９の量が図８（Ｃ）に示すよ
うに予定よりも小さくなってしまい、接続不良が生ずる
場合があった。

【０００７】また、微細化が進んで各ランド部７間のピ
ッチが小さくなると、一部のクリームはんだ９が隣設す
るランド部７の開口部１０に充填したクリームはんだ９
に連続してしまい、短絡を引き起こすという問題もあっ
た。そこで、特開平８−１８１４２５号公報にも開示さ
れているが、図９（Ａ）に示すように、プリント配線基
板の保護層６上に更に光硬化型の樹脂よりなるダム材１
１を塗布して、これに選択的に露光現像処理を施すよう
にして開口を形成し、この開口にクリームはんだを多量
に充填してそのままＩＣチップを接続することも行なわ
れている。これによれば、ダム材１１の高さに相当する
量だけクリームはんだ９を多く充填できるので、硬化後
のはんだ９の高さは図９（Ｂ）に示すように高くするこ
とが可能となる。

【０００８】しかしながら、この場合には、図１０に示
すようにベアチップ１を接合する時には、接合強度を増
すために、ベアチップ１の下面とダム材１１の上面との
間のギャップ１３に液状の補強樹脂１２を浸透させて硬
化させるが、このギャップ１３が非常に狭くなることか
ら十分に液状の補助樹脂が内部まで浸透しない場合もあ
り、接合強度が劣化する場合もあった。本発明は、以上
のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案
されたものであり、その目的は微細化しても電子部品の
十分な接合強度を保持することができるはんだプリコー
ト方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、電子部品をはんだ付けするためのラン
ド部を有する導体パターンを含むプリント配線基板には
んだを供給するはんだプリコート方法において、前記プ
リント配線基板の表面に所定の厚さで感光性樹脂層を塗
布する塗布工程と、前記感光性樹脂層を選択的に露光し
て前記ランド部に対応する部分を感光させる露光工程
と、前記感光性樹脂層を現像して露光部分を除去するこ
とにより開口部を形成する現像工程と、前記開口部にク
リームはんだを充填する充填工程と、前記クリームはん
だに熱を加えて溶融硬化させる溶融固化工程と、前記感
光性樹脂層をすべて除去する除去工程とを備えるように
構成したものである。

【００１０】これにより、感光性樹脂層を取り除いた状
態で、導体パターンのランド部に電子部品のバンプ部
を、はんだを介して接合するようにしたので、電子部品
の下面とプリント配線基板の上面との間のギャップを大
きくすることができる。従って、このギャップに補強樹
脂を十分に浸透させて両者間の接合強度を十分に高める
ことが可能となる。また、このプリント配線基板に電子
部品を実際に実装する時には、上記固化されたはんだの
上端は、レベリングがなされて平坦化処理されることに
なる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るはんだプリ
コート方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明方法のフローを示す図、図２及び図３は本
発明のはんだプリコート方法を具体的に説明する説明
図、図４は本発明方法で作成したプリント配線基板にベ
アチップを装填した状態を示す図である。まず、このは
んだプリコート方法は図１に示す工程によって行なわれ
る。すなわち、プリント配線基板の表面に所定の厚さで
感光性樹脂層を塗布する塗布工程Ｓ１と、この感光性樹
脂層を選択的に露光してランド部に対応する部分を感光
させる露光工程Ｓ２と、この感光性樹脂層を現像して露
光部分を除去することにより開口部を形成する現像工程
Ｓ３と、この開口部にスクリーン印刷等によりクリーム
はんだを充填する充填工程Ｓ４と、このクリームはんだ
に熱を加えて溶剤を揮発させることによりはんだを溶融
硬化させる溶融硬化工程Ｓ５と、上記感光性樹脂層を全
て除去する除去工程Ｓ６とにより主に構成されている。
尚、ベアチップ等を実際に装填する時は、レベリング機
構などによりはんだの上端を押圧してこの上端を平坦化
する平坦化工程Ｓ７が行なわれる。

【００１２】次に、以上の各工程を図２及び図３を参照
して詳しく説明する。図２（Ａ）において、符号３はプ
リント配線基板であり、この基板３は例えばエポキシ樹
脂等よりなるコア材４の表面に例えば銅よりなる導体パ
ターン５（図６参照）が形成されており、その上にフォ
トソルダーレジスト等を硬化してなる保護層６が積層さ
れている。そして、この保護層６には選択的に開口部１
０が設けられて、導体パターン５の一部を形成するラン
ド部７が露出している。尚、このランド部７には図示さ
れないが、腐食防止用の金属膜として例えば金メッキが
施されている。このように形成されているプリント配線
基板３の表面全体に、図２（Ｂ）に示すように感光性樹
脂層１４を所定の厚みで均一に塗布する。この時、保護
層６の高さを含めた感光性樹脂層１４の高さＨ１は、は
んだ硬化後に必要とされる高さＨ２（図３（Ｂ）参照）
よりも、３０〜５０％程度高く設定しておく。

【００１３】次に、図２（Ｃ）に示すように、所望する
部分に孔１５が形成されているマスク１６を用いて、こ
の上より例えば紫外線等により上記感光性樹脂層１４を
露光する。この時、露光されるエリアは、上記ランド部
７が露出されていた開口部１０に対応する部分以外の感
光性樹脂層１４が露光される。すなわち、開口部１０に
対応する部分は露光しないようにする。

【００１４】次に、この感光性樹脂層１４を現像するこ
とにより、図２（Ｄ）に示すように露光により硬化した
部分を残して未露光の感光性樹脂層１４を除去する。こ
の現像により、各ランド部７に対応する部分に再度、開
口部１０が形成されて各ランド部７が再度露出すること
になる。次に、図３（Ａ）に示すように硬化した感光性
樹脂層１４の表面にスキージ等を操作することにより例
えばスクリーン印刷法でもってクリームはんだ９を各開
口部１０に十分に充填する。この時、開口部１０の深さ
は上記感光性樹脂層１４の厚みも含めた深さとなってい
るので、十分な量のクリームはんだ９を充填することが
可能となる。

【００１５】次に、図３（Ｂ）に示すように、例えばこ
の基板をリフロー炉へ導入して熱を加えることによって
クリームはんだ９中の溶剤を蒸発気化させて、これを溶
融硬化させる。この時、クリームはんだ９は体積が半分
程度になって表面張力によってランド部７上に略球形状
となって付着することになり、その高さＨ３は十分な高
さとなっている。ここで高さＨ２＝Ｈ３である。次に、
図３（Ｃ）に示すように保護層６上に積層されていた硬
化した感光性樹脂層１４を全て除去する。これにより、
十分な高さをもった硬化はんだ９を各ランド部７に形成
することができ、また、このはんだ９を保護層６の上面
よりも上方へ高く突出させた状態とすることができる。

【００１６】この後、ベアチップ等を装填する時には、
図３（Ｄ）に示すようにレベリング機構２０を用いては
んだ９の上端を僅かに押圧してこの上端を平坦面とし、
各はんだ９の高さを略一定に揃える。このようにしては
んだ９がプリコートされたプリント配線基板３に、ベア
チップ１を装填することになる。この時の状態が図４に
示されている。すなわち、ベアチップ１のバンプ部２
が、上記はんだ９を介してランド部７に接合されてお
り、また、保護層６の上面とベアチップ１の下面との間
のギャップ２１には液状の補強樹脂１２が浸透して硬化
されており、ベアチップ１を強固に基板３側へ接合して
いる。

【００１７】この場合、図１０に示す従来方法の場合と
異なり、本実施例では従来のダム材１１（図１０参照）
を設けていない分だけギャップ２１の間隔が広くなり、
ここに補強樹脂１２を容易に浸透させることができるの
で、その分、ベアチップ１を強固に接合することができ
る。また、上述したように感光性樹脂層１４の厚み分だ
け多くクリームはんだ９を開口部１０に充填することが
できるので、バンプ部２とランド部７との間に接合不良
が生ずることも抑制することができる。尚、ここでは電
子部品としてベアチップを例にとって説明したが、他の
電子部品にも適用でき、例えば０．２ｍｍピッチのタブ
（ＴＡＢ）等も適用することができる。

【００１８】更に、ここではプリント配線基板３の一面
側（図示例では上面）のみに電子部品を実装する場合を
例にとって説明したが、上面のみではなく下面側を含め
た両面に電子部品を実装する場合にも適用できるのは勿
論である。更に本発明は、単層のプリント配線基板のみ
ならず、多層構造のプリント配線基板にも適用すること
ができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明のはんだプリコート方法によれ
ば、次のような優れた作用効果を発揮することができ
る。クリームはんだを充填する際は、感光性樹脂層によ
り深さを大きくした開口部に充填するようにしたので、
多量のクリームはんだを充填することができ、バンプ部
とランド部の接合を確実に行なって接合不良を抑制する
ことができる。また、感光性樹脂層を最終的に除去した
状態で電子部品が装填されているので、プリント配線基
板と電子部品との間のギャップが広くなり、これに介在
させる補強樹脂が十分に浸透し、電子部品の接合強度を
十分に高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法のフローを示す図である。

【図２】本発明のはんだプリコート方法を具体的に説明
する説明図である。

【図３】本発明のはんだプリコート方法を具体的に説明
する説明図である。

【図４】本発明方法で作成したプリント配線基板にベア
チップを装填した状態を示す図である。

【図５】プリント配線基板とベアチップの実装直前の状
態を示す図である。

【図６】プリント配線基板の拡大平面図である。

【図７】１つのランド部を示す拡大図である。

【図８】従来のはんだプリコート方法の一例を示す図で
ある。

【図９】図８に示す方法で形成した時の状態を示す拡大
図である。

【図１０】従来のプリコート方法の問題点を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…ベアチップ（電子部品）、２…バンプ部、３…プリ
ント配線基板、４…コア材、５…導体パターン、６…保
護層、７…ランド部、９…はんだ（クリームはんだ）、
１０…開口部、１２…補強樹脂、１４…感光性樹脂層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品をはんだ付けするためのランド
   部を有する導体パターンを含むプリント配線基板にはん
   だを供給するはんだプリコート方法において、前記プリ
   ント配線基板の表面に所定の厚さで感光性樹脂層を塗布
   する塗布工程と、前記感光性樹脂層を選択的に露光して
   前記ランド部に対応する部分を感光させる露光工程と、
   前記感光性樹脂層を現像して露光部分を除去することに
   より開口部を形成する現像工程と、前記開口部にクリー
   ムはんだを充填する充填工程と、前記クリームはんだに
   熱を加えて溶融硬化させる溶融固化工程と、前記感光性
   樹脂層をすべて除去する除去工程とを備えたことを特徴
   とするはんだプリコート方法。
2. 【請求項２】 前記除去工程の後に、前記硬化されたは
   んだの上端を平坦化する平坦化工程を含むことを特徴と
   する請求項１記載のはんだプリコート方法。