特開 2024-55324 配線基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024055324

(43)【公開日】2024-04-18

(54)【発明の名称】配線基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/34 20060101AFI20240411BHJP

   B23K 1/00 20060101ALI20240411BHJP

   B23K 101/42 20060101ALN20240411BHJP

【ＦＩ】

H05K3/34 509

B23K1/00 330E

B23K101:42

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022162151

(22)【出願日】2022-10-07

(71)【出願人】

【識別番号】000000158

【氏名又は名称】イビデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112472

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 弘

(74)【代理人】

【識別番号】100202223

【弁理士】

【氏名又は名称】軸見 可奈子

(72)【発明者】

【氏名】山崎 勝義

(72)【発明者】

【氏名】國兼 成充

(72)【発明者】

【氏名】花澤 瞬

【テーマコード（参考）】

5E319

【Ｆターム（参考）】

5E319AB05

5E319BB01

5E319CC33

5E319CD60

5E319GG20

(57)【要約】

【課題】Ｃ４エリア内の複数の半田バンプの頂部の高さのばらつきが、従来より抑えられる配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本開示の配線基板の製造方法は、Ｃ４方式でチップ部品１００が実装されるＣ４エリア３０を表面に備える配線基板１０が、台座５０の平坦な載置面５１に載置され、押圧部材４０によりＣ４エリア３０の全域のＣ４バンプ３１群が押圧されてフラッタニングされる製造方法であって、台座５０の載置面５１には、Ｃ４エリア３０の真下領域５２に複数の凹部５３が形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チップ部品が実装されるエリアを表面に備える配線基板が、台座の平坦な載置面に載置され、押圧部材により前記エリアの全域の半田バンプ群が押圧されてフラッタニングされる配線基板の製造方法であって、
前記台座の前記載置面には、前記エリアの真下領域に複数の凹部が形成されている。

【請求項2】

請求項１に記載の配線基板の製造方法であって、
前記押圧部材の押圧面は、前記載置面と平行になっている。

【請求項3】

請求項１に記載の配線基板の製造方法であって、
前記配線基板は、複数の導電層と複数の絶縁層とが交互に積層されている多層構造をなし、
前記複数の導電層に形成される配線の重なり量の相違により生じる前記エリア内の前記配線基板の厚さの相違に応じて、前記エリアのうち前記配線基板が厚い部分の下方に前記複数の凹部が偏在している。

【請求項4】

請求項１に記載の配線基板の製造方法であって、
前記配線基板には、前記半田バンプ群に対応する複数の開口を有するソルダーレジスト層と、前記ソルダーレジスト層に覆われ、前記複数の開口内に対応する基板側パッドを有する複数の配線と、が備えられ、
単位面積当りの前記複数の配線の数の相違によって生じる前記ソルダーレジスト層の厚さの相違に応じて、前記エリアのうち前記ソルダーレジスト層が厚い部分の下方に前記複数の凹部が偏在している。

【請求項5】

請求項３または請求項４に記載の配線基板の製造方法であって、
前記エリアの外縁部の下方に前記複数の凹部が偏在している。

【請求項6】

請求項１に記載の配線基板の製造方法であって、
前記複数の凹部は、四角形をなしている。

【請求項7】

請求項１に記載の配線基板の製造方法であって、
１つの前記凹部の開口面の上方に、複数の半田バンプが配置されている。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、配線基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｏｌｌａｐｓｅＣｈｉｐＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ（以下「Ｃ４」と略す）の工法において、チップ部品が実装されるＣ４エリアの複数の半田バンプの頂部を、Ｃ４エリア全体で平坦にするために、加圧装置にてＣ４エリア全体の複数の半田バンプの頂部が押し潰されて平坦化される技術（一般に「フラッタニング」と呼ばれる）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－２２３０６５号公報（段落［０００９］、図２）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の配線基板の製造方法では、フラッタニング後のＣ４エリア内の複数の半田バンプの頂部の高さが大きくばらつくことがあり、そのばらつきを抑える技術の開発が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するためになされた請求項１の発明は、チップ部品が実装されるエリアを表面に備える配線基板が、台座の平坦な載置面に載置され、押圧部材により前記エリアの全域の半田バンプ群が押圧されてフラッタニングされる配線基板の製造方法であって、前記台座の前記載置面には、前記エリアの真下領域に複数の凹部が形成されている。

【発明の効果】

【0006】

請求項１の配線基板の製造方法によれば、Ｃ４エリア内の複数の半田バンプの頂部の高さのばらつきが、従来より抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示に係る配線基板及び台座の斜視図

【図2】配線基板及び加圧装置の斜視図

【図3】チップ部品の斜視図

【図4】配線基板の断面図

【図5】フラッタニング前の配線基板の断面図

【図6】フラッタニングされている配線基板の断面図

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図１～図６を参照して、本開示の一実施形態について説明する。図１に全体を示された本開示の配線基板１０は、図４に示すように複数の導電層２１と複数の絶縁層２２が交互に積層される多層構造をなし、例えば、表裏の一方の面であるＦ面がソルダーレジスト層２３で覆われている。そして、配線基板１０は、Ｆ面が電気部品の実装面１２になっていて、それとは反対側のＢ面は、電気部品が実装されない非実装面になっている。また、図１に示すように、配線基板１０全体は、例えば、四角形になっていて、その３つの隅部には位置決孔１１が形成されている。

【0009】

配線基板１０の実装面１２には、図３に示されたチップ部品１００がＣ４方式で実装されるＣ４エリア３０が設けられている。そのチップ部品１００は、例えば、四角形状の平板状をなし、その片面である接続面１０２の略全体に、複数のチップ側パッド１０３が分散配置されている。また、複数のチップ側パッド１０３は、接続面１０２の外縁部分１０４に比べてその内側の内側部分１０５の方が密になっている。

【0010】

なお、チップ部品１００は、例えば、ベアチップであるが、Ｃ４方式で配線基板１０に実装可能な部品であれば、どのようなものでもよく、例えば、ベアチップとインターポーザーとがパッケージされたパッケージ部品であってもよいし、パッケージ・オン・パッケージ構造の部品であってもよい。また、チップ部品１００の接続面１０２におけるチップ側パッド１０３の疎密は上記構成に限定されるものではなく、チップ側パッド１０３が接続面１０２の内側部分１０５よりも外縁部分１０４で密になっていてもよいし、チップ側パッド１０３が接続面１０２全体で偏りなく均一に配置されていてもよい。

【0011】

図４に示すように、配線基板１０のＣ４エリア３０には、チップ部品１００の複数のチップ側パッド１０３に対応する複数の半田バンプ３１が形成されている。具体的には配線基板１０のソルダーレジスト層２３に、複数のチップ側パッド１０３に対応する複数の開口２５が備えられ、配線基板１０の最上部の導電層２１に含まれる配線２６の一部が、複数の開口２５内の複数の基板側パッド２４として形成されている。そして、複数の半田バンプ３１が、複数の開口２５に一部を受容されソルダーレジスト層２３から突出する状態に形成されている。また、前述したチップ側パッド１０３の疎密に対応して図１に示したＣ４エリア３０の外縁エリア３４では半田バンプ３１が疎で、外縁エリア３４より内側の内側エリア３３では半田バンプ３１が密になっている。さらには、Ｃ４エリア３０外にも、チップ部品１００以外の電気素子を実装するために複数の半田バンプ３１Ａが備えられている。以下、Ｃ４エリア内の半田バンプ３１を「Ｃ４バンプ３１」ということとして、Ｃ４エリア外の半田バンプ３１Ａと区別する。

【0012】

Ｃ４エリア３０の全体で、Ｃ４バンプ３１の頂部は、下記加圧装置６０にてフラッタニングされて、平坦面３２になっている（図４参照）。なお、本実施形態では、Ｃ４エリア３０外の複数の半田バンプ３１Ａの頂部は、フラッタニングされていないが、フラッタニングされていてもよい。

【0013】

図２に示すように、加圧装置６０は、台座５０と、その上方で昇降する押圧部材４０とを有する。台座５０の上面は平坦な積載面５１になっていて、その積載面５１からは、例えば配線基板１０の３つの位置決孔１１に対応する３つの位置決ピン５４が起立している。そして、配線基板１０は、各位置決孔１１に各位置決ピン５４が通されて積載面５１に載置されることで三次元的に位置決めされる。なお、複数の位置決ピン５４に代えて、積載面５１上に、配線基板１０の４つの側面に当接する図示しないブロックを設けて配線基板１０が位置決めされるようにしてもよい。

【0014】

押圧部材４０は、積載面５１上に位置決めされる配線基板１０のＣ４エリア３０の真上に配置され上下方向に駆動される。押圧部材４０の下面は、平坦で積載面５１と平行な押圧面４２になっていて、Ｃ４エリア３０と同程度もしくはそれよりも広い。そして、押圧部材４０は、予め設定された押圧力で、予め定められた一定の押圧時間に亘ってＣ４バンプ３１を押圧するように制御される。

【0015】

なお、押圧部材４０は、予め設定された下死点に到達する迄、降下してから上昇するように制御されてもよい。また、押圧面４２には、Ｃ４バンプ３１の付着を防止するための離型剤がコーティングされていることが好ましい。さらには、台座５０及び押圧部材４０は、硬質な部材（例えば、鉄、鋼、ステンレス等の金属材料やセラミックス等が挙げられる）であることが好ましい。

【0016】

図１に示すように、台座５０には、積載面５１のうちＣ４エリア３０の真下に位置する真下領域５２に、複数の凹部５３が形成されている。具体的には、各凹部５３の開口形状は、例えば、角部が面取りされた正方形になっている。そして、凹部５３は、真下領域５２の１対の外縁部に沿って２列に並べられると共に、残りの１対の外縁部に沿って１列に並べられている。これにより、真下領域５２の外縁部には、複数の凹部５３によって積載面５１が格子状に打ち抜かれた網目エリアが形成されている。また、その網目エリアは、配線基板１０のＣ４エリア３０の外縁エリア３４と丁度重なる。そして、各凹部５３の真上には、それぞれ複数個（例えば、４～１０個）ずつのＣ４バンプ３１が配置される。

【0017】

なお、本実施形態では、凹部５３の開口形状は、正方形であるが、それに限定されるものではなく、例えば、長方形、六角形、その他の多角形、円形、楕円形等であってもよい。また、各凹部５３の上方に配置されるＣ４バンプ３１は、１つであってもよい。また、凹部５３は、台座５０を上下に貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。さらには、台座５０のうち真下領域５２全体が段付き状に陥没する受容部になっていて、そこに複数の凹部５３を有する付加部品が組み込まれる構造になっていてもよい。また、その付加部品が複数種類用意されて、適宜変更されるようになっていてもよい。

【0018】

本開示の配線基板１０は例えば以下のようにして製造される。
（１）図５に示すように、複数の導電層２１と複数の絶縁層２２とが交互に積層されると共に、各導電層２１上にセミアディティブ法など公知な方法で所定パターンの配線２６が形成されて、配線基板１０が形成される。

【0019】

（２）次いで、最上部の導電層２１上に絶縁樹脂が塗布され、それが固化されてソルダーレジスト層２３が形成される。そして、ソルダーレジスト層２３の所定位置に、レーザー加工やフォトリソグラフィ処理等により、開口２５が形成されて配線２６の一部が露出し、基板側パッド２４が形成される。

【0020】

（３）次いで、基板側パッド２４上に半田ペーストが印刷され、リフロー処理を経て、Ｃ４バンプ３１が形成される。Ｃ４バンプ３１は、溶融した半田の表面張力により半球状になる（図５参照）。なお、本開示のＣ４バンプ３１は、半田ペーストがリフローされたものであるが、直接半田ボールを搭載して形成されるものであってもよい。

【0021】

（４）次いで、図６に示すように、配線基板１０は、加圧装置６０の台座５０の積載面５１上に載置されて位置決ピン５４にて位置決めされる。そして、加圧装置６０が起動されて押圧部材４０が降下し、予め設定された押圧力で、予め定められた一定の押圧時間に亘って押圧部材４０によりＣ４バンプ３１が押圧されてフラッタニングされる（図６参照）。これにより、Ｃ４エリア３０全体の複数のＣ４バンプ３１の頂部が略面一の平坦面３２になる。以上により配線基板１０が完成する。

【0022】

ところで、上記した（１）の工程では、各導電層２１において、配線２６は、チップ部品１００の複数のチップ側パッド１０３と接続するためにＣ４エリア３０の下方領域で密集する。そして、それら配線２６は、Ｃ４エリア３０の下方領域から側方へと延びるので、Ｃ４エリア３０の中央側より外縁側の方が上下方向で配線２６が重なる量は多くなる。その結果、図５に強調して示すように、Ｃ４エリア３０の内側エリア３３より外縁エリア３４の方が厚くなって僅かに上方に隆起する。そのため、Ｃ４エリア３０内では、外縁エリア３４のＣ４バンプ３１群の方が、内側エリア３３のＣ４バンプ３１群より僅かに上方に配置される。

【0023】

また、上記した（２）の工程では、以下の理由により、Ｃ４エリア３０の内側エリア３３より外縁エリア３４の方が僅かに厚くなる。即ち、Ｃ４エリア３０の内側エリア３３は、外縁エリア３４より基板側パッド２４が密であり、単位面積当りの配線２６の数も多くなり、配線２６同士の間の隙間も多くなる。このため、ソルダーレジスト層２３の元となる溶融状態の絶縁樹脂のうち配線２６同士の間の隙間を埋めるための量は、内側エリア３３の方が外縁エリア３４より多くなる。その結果、ソルダーレジスト層２３は、Ｃ４エリア３０内では、内側エリア３３が薄く、外縁エリア３４は厚くなる。そして、ソルダーレジスト層２３が厚い外縁エリア３４のＣ４バンプ３１群の方が、ソルダーレジスト層２３が薄い内側エリア３３のＣ４バンプ３１群より大きく形成される。

【0024】

なお、ソルダーレジスト層２３の厚さの相違によりＣ４バンプ３１の大きさが変わるメカニズムは、ソルダーレジスト層２３が厚い分、開口２５が深くなり、そこに充填される半田ペーストの量が多くなるためと考えられる。また、図５には、ソルダーレジスト層２３の厚さの相違及びＣ４バンプ３１の大きさの相違は反映させていない。

【0025】

上述した外縁エリア３４のＣ４バンプ３１群の方が、内側エリア３３のＣ４バンプ３１群より僅かに上方に配置されることと、外縁エリア３４のＣ４バンプ３１群の方が、内側エリア３３のＣ４バンプ３１群より僅かに大きく形成されることから、外縁エリア３４のＣ４バンプ３１群の頂部の方が、内側エリア３３のＣ４バンプ３１群の頂部より上方に位置する。このため、押圧部材４０が降下するときには、外縁エリア３４のＣ４バンプ３１群によって押圧部材４０が受け止められて押圧部材４０の降下速度が落とされる。その後、押圧部材４０が、外縁エリア３４のＣ４バンプ３１群を押し潰しながらゆっくり降下し、内側エリア３３のＣ４バンプ３１群も押し潰すことになる。

【0026】

ところが、従来の配線基板の製造方法では、外縁エリア３４のＣ４バンプ３１群が降下してくる押圧部材４０を受け止める際に大きな衝撃を受けて例えば破断又は粉砕され、その状態でさらに押圧部材４０に押されることで、外縁エリア３４のＣ４バンプ３１群が過度に押し潰されて小さくなり過ぎることがある。

【0027】

これに対し、本開示の配線基板１０の製造方法では、台座５０の積載面５１には、外縁エリア３４の下方となる位置に複数の凹部５３が形成されているので、外縁エリア３４のＣ４バンプ３１群が降下してくる押圧部材４０を受け止める際に配線基板１０が部分的に複数の凹部５３内へと入り込むように撓んで、外縁エリア３４のＣ４バンプ３１群が受ける衝撃が緩和されて、外縁エリア３４のＣ４バンプ３１群が破断又は粉砕されることがなくなる。これにより内側エリア３３と外縁エリア３４とを合わせたＣ４エリア３０の全体のＣ４バンプ３１が、押圧部材４０により好適にフラッタニングされ、Ｃ４エリア３０内の半田バンプ３１群の頂部の高さのばらつきが、従来より抑えられる。

【0028】

＜他の実施形態＞
（１）前記実施形態では、台座５０において、Ｃ４エリア３０における半田バンプ３１が密となる外縁エリア３４の下方のみに複数の凹部５３が形成されていたが、Ｃ４エリア３０の下方全体に複数の凹部５３が形成されていてもよい。

【0029】

（２）押圧部材４０は、配線基板１０全体を覆う大きさになっていてもよい。

【0030】

（３）前記実施形態の押圧部材４０は、平坦に押圧面４２を備えて上下に移動するものであったが、押圧部材がローラを有し、配線基板１０のＣ４エリア３０上を水平移動してフラッタニングを行ってもよい。また、押圧部材４０ではなく、台座５０が駆動されてもよく、さらには、押圧部材４０と台座５０の両方が駆動されてもよい。

【0031】

（４）フラッタニング処理は押圧部材４０と台座５０とのどちらか一方もしくはその両方に伝熱ヒーター等のような加熱手段を設け、加熱状態でフラッタニングが行われるようにしてもよい。また、加熱手段は押圧部材４０、台座５０自体に設けられてもよいし、その近傍に設けられていてもよい。

【0032】

なお、本明細書及び図面には、特許請求の範囲に含まれる技術の具体例が開示されているが、特許請求の範囲に記載の技術は、これら具体例に限定されるものではなく、具体例を様々に変形、変更したものも含み、また、具体例から一部を単独で取り出したものも含む。

【符号の説明】

【0033】

１０ 配線基板
２１ 導電層
２２ 絶縁層
２３ ソルダーレジスト層
２４ 基板側パッド
２５ 開口
２６ 配線
３０ Ｃ４エリア
３１ Ｃ４バンプ（半田バンプ）
３２ 平坦面
３３ 内側エリア
３４ 外縁エリア
４０ 押圧部材
５０ 台座
５１ 積載面
５３ 凹部
６０ 加圧装置
１００ チップ部品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】