特許 7136552 回路基板およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-05

(45)【発行日】2022-09-13

(54)【発明の名称】回路基板およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/12 20060101AFI20220906BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20220906BHJP

【ＦＩ】

H01L23/12 K

H01L21/60 311Q

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2017229053

(22)【出願日】2017-11-29

(65)【公開番号】P2019102523

(43)【公開日】2019-06-24

【審査請求日】2020-10-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000237721

【氏名又は名称】ＦＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090022

【弁理士】

【氏名又は名称】長門 侃二

(72)【発明者】

【氏名】竹井 涼

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 聡史

【審査官】豊島 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１１１４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０９６８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０３９１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１５３３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１０１０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０３６７５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ２１／４４７－２１／４４９

Ｈ０１Ｌ２１／６０ －２１／６０７

Ｈ０１Ｌ２３／１２ －２３／１５

Ｈ０５Ｋ ３／３２ － ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板の表面上に形成された第１の電極パッドと、
前記基板の前記表面上に形成され、前記第１の電極パッドより大きな実装面を有する第２の電極パッドと、
前記第２の電極パッドの前記実装面を全域に亘って連続して覆う半田レベラーと、
前記第１の電極パッド上に配置され、第１の高さで上方に突出する第１の半田バンプと、
前記第２の電極パッドの前記実装面の前記半田レベラー上に複数個が配置された第２の半田バンプであって、その各々が第２の高さで上方に突出する複数の第２の半田バンプと、を備え、
前記複数の第２の半田バンプの各々は、前記第１の半田バンプを基準とし、前記第１の半田バンプの形状に相似する形状を有し、且つ前記第１の半田バンプの体積に対して所定の範囲内の体積を有する、回路基板。

【請求項2】

前記第１の半田バンプの前記第１の高さと、前記複数の第２の半田バンプの各々の第２の高さが同一である、請求項１に記載の回路基板。

【請求項3】

前記第１の半田バンプは第１のバンプ径を有し、
前記複数の第２の半田バンプのそれぞれは第２のバンプ径を有し、
前記第１のバンプ径と前記第２のバンプ径は同一である、請求項１又は２に記載の回路基板。

【請求項4】

前記複数の第２の半田バンプは前記第２の電極パッド上でアレイ状に配列される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回路基板。

【請求項5】

前記アレイ状に配列された前記複数の第２の半田バンプは、第１の方向に周期的に配列される間隔と、前記第１の方向と概ね直交する第２の方向に周期的に配列される間隔と、が同一である、請求項４に記載の回路基板。

【請求項6】

前記第１の半田バンプの形状は、球状又は半球状である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回路基板。

【請求項7】

第１の電極パッドと、前記第１の電極パッドより大きな実装面を有する第２の電極パッドが形成された基板を準備する準備工程と、
前記第１の電極パッドの表面および前記第２の電極パッドの前記実装面を全域に亘って連続して覆う半田レベラーを形成する半田レベラー加工工程と、
前記第１の電極パッド上の一箇所に半田クリームを塗布し、前記第２の電極パッドの前記実装面の半田レベラー上の複数箇所に半田クリームを塗布する半田塗布工程と、
前記半田クリームの各々を加熱して、前記第１の電極パッド上に一つの第１の半田バンプを形成し、前記第２の電極パッド上には複数の第２の半田バンプを形成するバンプ形成工程と、を備え、
前記半田塗布工程は、前記複数の第２の半田バンプの各々が前記第１の半田バンプの形状に対して相似の形状を有し、且つ前記第１の半田バンプの体積に対して所定の範囲内の体積を有するように、前記第１の電極パッドに対する半田塗布量を基準として、前記第２の電極パッドに対する半田塗布量を調整する、回路基板の製造方法。

【請求項8】

前記半田塗布工程は、
３つ以上の開口を有するマスクを、前記第１の電極パッド上に一つの前記開口が位置し、前記第２の電極パッド上に複数の前記開口が位置するように配置するマスク配置工程と、
前記マスクの複数の開口を介して、前記半田クリームを印刷する印刷工程と、を備える、請求項７に記載の回路基板の製造方法。

【請求項9】

前記複数の開口のそれぞれは、円形または楕円形である、請求項８に記載の回路基板の製造方法。

【請求項10】

前記半田塗布工程は、
ディスペンサを、前記基板上から一定の高さを維持して移動させながら、当該ディスペンサの吐出口から前記半田クリームを吐出する吐出工程を備える、請求項７に記載の回路基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回路基板およびその製造方法に関し、特に実装面の大きさが互いに異なる電極パッド上のそれぞれに形成された半田バンプを有する回路基板およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、各種携帯端末をはじめとする電子機器の小型化が進展している。この小型化への要求に対応するために、搭載される半導体素子や電子コンポーネント等の個々の素子の小型化が推進され、それと共に、それらの素子の小型化に見合った高密度実装技術が求められている。この種の実装技術として、半導体素子や電子コンポーネントを回路機能ごとに個別の回路基板上に集積した電子回路モジュールを、マザーボード等の主回路基板上に実装する技術が採用されている。その一例として、ＬＧＡ（Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型の一つの回路基板上に必要な半導体素子や電子コンポーネントを集積して実装する技術がある。

【0003】

ＬＧＡ型の回路基板は、一表面上に半導体素子や電子コンポーネントを搭載し、反対側の他の表面上に他の回路基板等と接続するための多数の電極パッドが配置されている。これらの電極パッドは、例えば、このＬＧＡ型の回路基板が実装される主回路基板上に配置されている各電極と半田材料を介して電気的に接続される。そのため、ＬＧＡ型回路基板の電極パッド上には、あらかじめ半田材料からなる接続層、例えば半田バンプが形成されている。

【0004】

このように、ＬＧＡ型回路基板は半田材料を介して主回路基板上に直接実装可能であるため、電子回路モジュール回路基板と主回路基板を、コネクタを用いて接続する電子機器と比較すると、電子回路モジュール回路基板の面積の縮小とその高さの低背化を実現できる。

【0005】

例えば、回路基板の電極パッド上に半田材料を形成する技術として、半田クリームを電極パッド上に印刷形成する技術が広く知られている。

【0006】

このような技術では、それぞれの電極パッドの実装形状と同じ形状の開口が形成されたメタルマスクをまず準備し、それらの開口が、各電極パッド上に位置するように回路基板上に重ねられる。続いて、スキージを用いてメタルマスク上の半田クリームを、それらの開口に流し込む。その結果、それぞれの電極パッドの実装面の形状と同じ形状で、メタルマスク厚さと概ね同じ厚さの半田クリームが電極パッド上に印刷される。

【0007】

これら、印刷された半田クリームを加熱処理して、それぞれの電極パッドの実装面全体を覆う半田層が形成される。この種の技術が特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開平１１－７４３１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

一方、回路機能ごとに同じ回路基板上に集積される半導体素子や電子コンポーネントの形状および大きさは多様であるから、それぞれを接続するための電極パッドの形状および実装面の大きさも多様である。そのため、それら多様な形状および実装面の大きさを有するそれぞれの電極パッド上に良好なコプラナリティ（平坦度）をもって半田材料を形成することが必須となる。

【0010】

上記のように、半田クリームを加熱軟化して半田層を形成すると、半田層は加熱により軟化した状態における表面張力に応じて、表面積が小さく、例えば半球面に近くなるように変形（リフロー）する。そのため、加熱変形後の半田層の最も高い部分の高さは、形成される半田クリームの体積が小さい電極パッド上の半田層に比べて、形成される半田クリームの体積が大きい電極パッド上の半田層の方がより高くなる傾向がある。

【0011】

このような傾向は、多様な形状および実装面の大きさを有する複数の電極パッドが形成された回路基板上に半田バンプを形成するにあたって、コプラナリティを損なう大きな要因となっている。

【0012】

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回路基板上に形成された、形状及び実装面の大きさが互いに異なる複数の電極パッド上に半田バンプを形成するにあたって、それら電極パッドの形状及び実装面の大きさに依存せずに、高さの精度及び均一性が良好であって、優れたコプラナリティを有する複数の半田バンプを備える回路基板を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の第１の態様である回路基板は、基板と、前記基板の表面上に形成された第１の電極パッドと、前記基板の前記表面上に形成され、前記第１の電極パッドより大きな実装面を有する第２の電極パッドと、前記第１の電極パッド上に配置され、第１の高さで上方に突出する第１の半田バンプと、前記第２の電極パッド上に配置され、その各々が第２の高さで上方に突出する複数の第２の半田バンプと、を備え、前記複数の第２の半田バンプの各々は、前記第１の半田バンプを基準とし、前記第１の半田バンプの形状に相似する形状を有し、且つ前記第１の半田バンプの体積に対して所定の範囲内の体積を有する。

【0014】

本発明の第２の態様によれば、上記第１の態様において、前記第１の半田バンプの前記第１の高さと、前記複数の第２の半田バンプの各々の第２の高さが同一である。

【0015】

本発明の第３の態様によれば、上記第１又は第２の態様において、前記第１の半田バンプは第１のバンプ径を有し、前記複数の第２の半田バンプのそれぞれは第２のバンプ径を有し、前記第１のバンプ径と前記第２のバンプ径が同一である。

【0016】

本発明の第４の態様によれば、上記第１乃至第３のいずれか１つの態様において、前記複数の第２の半田バンプは前記第２の電極パッド上でアレイ状に配列される。

【0017】

本発明の第５の態様によれば、上記第４の態様において、前記アレイ状に配列された前記複数の第２の半田バンプは、第１の方向に周期的に配列される間隔と、前記第１の方向と概ね直交する第２の方向に周期的に配列される間隔と、が同一である。

【0018】

本発明の第６の態様によれば、上記第１乃至第５のいずれか１つの態様において、前記第１の半田バンプの形状は、球状又は半球状である。

【0019】

また、本発明の第７の態様である回路基板の製造方法によれば、第１の電極パッドと、前記第１の電極パッドより大きな実装面を有する第２の電極パッドが形成された基板を準備する準備工程と、前記第１の電極パッド上の一箇所に半田クリームを塗布し、前記第２の電極パッド上の複数箇所に半田クリームを塗布する半田塗布工程と、前記半田クリームの各々を加熱して、前記第１の電極パッド上に一つの第１の半田バンプを形成し、前記第２の電極パッド上には複数の第２の半田バンプを形成するバンプ形成工程と、を備え、前記半田塗布工程は、前記複数の第２の半田バンプの各々が前記第１の半田バンプの形状に対して相似の形状を有し、且つ前記第１の半田バンプの体積に対して所定の範囲内の体積を有するように、前記第１の電極パッドに対する半田塗布量を基準として、前記第２の電極パッドに対する半田塗布量を調整する。

【0020】

本発明の第８の態様によれば、上記第７の態様において、前記半田塗布工程の一つの形態は、３つ以上の開口を有するマスクを、前記第１の電極パッド上に一つの前記開口が位置し、前記第２の電極パッド上に複数の前記開口が位置するように配置するマスク配置工程と、前記マスクの複数の開口を介して、前記半田クリームを印刷する印刷工程と、を備える。

【0021】

本発明の第９の態様によれば、上記第８の態様において、前記複数の開口のそれぞれは、円形又は楕円形である。

【0022】

本発明の第１０の態様によれば、上記第７の態様において、前記半田塗布工程に他の形態は、ディスペンサを、前記基板上から一定の高さを維持して移動させながら、当該ディスペンサの吐出口から前記半田クリームを吐出する吐出工程を備える。

【0023】

本発明の第１１の態様によれば、上記第７乃至１０のいずれかの態様において、前記準備された基板の、前記第１の電極パッドおよび前記第２の電極パッドの表面は、半田レベラーで覆われている。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、その表面上に実装面の大きさが互いに異なる電極パッドが形成されている基板において、高さの精度及び均一性が良好な、優れたコプラナリティを有する複数の半田バンプを備える回路基板を提供することができる。これにより半導体素子や電子コンポーネントを回路機能ごとに個別の回路基板上に集積した電子回路モジュールを良好な平坦度をもって実装できるという特有な効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施例に係る回路基板の電極パッドの配置構成を示す平面図である。

【図2】本発明の実施例に係る回路基板の電極パッド上に形成された半田バンプの配置構成を示す平面図である。

【図3】本発明の実施例に係る回路基板に半田クリームを印刷するメタルマスクの開口の配置構成を示す平面図である。

【図4】（Ａ）乃至（Ｄ）本発明の実施例で用いるメタルマスクの開口のアレイ配置構成を決定する方法を示す平面図である。

【図5】本発明の実施例に係る回路基板の製造方法の工程順の断面図であり、（Ａ）は図２のＡ－Ａ’線に沿った工程順の断面図、（Ｂ）は図２のＢ－Ｂ’線に沿った工程順の断面図である。

【図6】本発明の実施例に係る回路基板の製造方法の工程順の断面図であり、（Ａ）は図２のＡ－Ａ’線に沿った工程順の断面図、（Ｂ）は図２のＢ－Ｂ’線に沿った工程順の断面図である。

【図7】本発明の実施例に係る回路基板の製造方法の工程順の断面図であり、（Ａ）は図２のＡ－Ａ’線に沿った工程順の断面図、（Ｂ）は図２のＢ－Ｂ’線に沿った工程順の断面図である。

【図8】本発明の実施例に係る回路基板の製造方法の工程順の断面図であり、（Ａ）は図２のＡ－Ａ’線に沿った工程順の断面図、（Ｂ）は図２のＢ－Ｂ’線に沿った工程順の断面図である。

【図9】本発明の実施例に係る回路基板の製造方法の工程順の断面図であり、（Ａ）は図２のＡ－Ａ’線に沿った工程順の断面図、（Ｂ）は図２のＢ－Ｂ’線に沿った工程順の断面図である。

【図10】本発明の実施例に係る回路基板の製造方法の工程順の断面図であり、（Ａ）は図２のＡ－Ａ’線に沿った工程順の断面図、（Ｂ）は図２のＢ－Ｂ’線に沿った工程順の断面図である。

【図11】変形例に係る半田バンプの高さを示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施例及び変形例について図面を参照しながら説明する。

【0027】

＜実施例＞
図１に、本発明の実施例に係る回路基板１の、基板２０の表面上に形成された電極パッドの平面配置構成を示す。基板２０の表面上には、小さい面積を有する複数の第１の電極パッド２１が所定の間隔で周期的に形成されている。この基板２０の表面上の一部に、第１の電極パッド２１が形成されていない領域があり、その領域内に第１の電極パッド２１より、大きい実装面を有する第２の電極パッド２２、及び第２の電極パッド２２より、さらに大きい実装面を有する第３の電極パッド２３が形成されている。なお、第１の電極パッド２１、第２の電極パッド２２、及び第３の電極パッド２３はそれぞれ同一の厚さで形成されている。

【0028】

図２に、本発明の実施例に係る回路基板１の、基板２０上に形成された第１の電極パッド２１、第２の電極パッド２２、及び第３の電極パッド２３上のそれぞれの半田バンプの配置構成を示す。第１の電極パッド２１上の各々には第１の高さＨ１で上方に突出する第１の半田バンプ３１が一つずつ形成されている。なお、図２においては、説明の便宜上のため、後述する半田レベラー２６は省略している。

【0029】

また、第２の電極パッド２２上には、５列×２行のアレイ状に計１０個の第２の半田バンプ３２が、それぞれの高さが第２の高さＨ２で揃うように上方に突出して形成されている。これらのアレイ状に配列された第２の半田バンプ３２は第２の電極パッド２２の長辺の中点同士を結んだ中心線に対して鏡面対称に、且つ短辺の中点同士を結んだ中心線に対しても鏡面対称になるように形成されている。

【0030】

さらに、第３の電極パッド２３上には、５列×３行のアレイ状に計１５個の第３の半田バンプ３３が、それぞれの高さが第３の高さＨ３で揃うように上方に突出して形成されている。これらの第３の半田バンプ３３は、第３の電極パッド２３の長辺の中点同士を結んだ中心線に対して鏡面対称に、且つ短辺の中点同士を結んだ中心線に対しても鏡面対称になるように形成されている。

【0031】

加えて、第１の半田バンプ３１の第１の高さＨ１と第２の半田バンプ３２の各々の第２の高さＨ２は互いに一致するように形成されている。同様に、第３の半田バンプ３３の各々の第３の高さＨ３も、第１の半田バンプ３１の第１の高さＨ１及び第２の半田バンプ３２の各々の第２の高さＨ２のそれぞれと一致するように形成されている。

【0032】

すなわち、本実施例においては、第１の電極パッド２１、第２の電極パッド２２、及び第３の電極パッド２３のそれぞれにおいて、各実装面を概ね覆うような寸法が異なる半田バンプを形成するのではなく、最も小さい第１の電極パッド２１上に形成される第１の半田バンプ３１と同一寸法の半田バンプを他の電極パッドにも複数形成している。このように、基板２０上の電極パッド上の半田バンプの寸法を統一することにより、回路基板１における半田バンプの高さの精度及び均一性を向上させ、半田バンプの優れたコプラナリティを実現している。

【0033】

これにより、半導体素子や電子コンポーネントを回路機能ごとに個別の回路基板１上に集積した電子回路モジュールを良好な平坦度をもって実装できるという特有な効果を奏することができる。

【0034】

ここで、各半田バンプの寸法は統一されていることが好ましいものの、回路基板１に要求されるコプラナリティに対応することができれば、各半田バンプの寸法を完全に統一させることなく、所定の範囲内に調整してもよい。すなわち、第２のバンプの各々は、第１の半田バンプ３１を基準として、第１の半田バンプ３１の形状に相似する形状を有し、且つ第１の半田バンプ３１の体積に対して、概ね±２０％の範囲内の体積を有してもよい。同様に、第３の半田バンプ３３の各々は、第１の半田バンプ３１を基準として、第１の半田バンプ３１の形状に相似する形状を有し、且つ第１の半田バンプ３１の体積に対して、概ね±２０％の範囲内の体積を有してもよい。

【0035】

なお、上記の基板２０表面の反対側に位置する他方の面には、所望の回路機能を実現するための半導体素子や電子コンポーネントを実装するための多数の電極パッドが形成されていてもよい。また、第１の電極パッド２１、第２の電極パッド２２、及び第３の電極パッド２３はそれぞれ、上記実装するための多数の電極パッドのいずれかと、基板２０の表面から他方の面まで貫通する導電材料によって電気的に接続されている（図示せず）。

【0036】

さらに、上記基板２０は、多数の配線層が絶縁層を介して重ね合われた多層回路基板とすることができる。例えば、これらの配線層として、銅を主成分とする金属材料を用い、絶縁層としてガラスエポキシ基板材料をはじめ、有機基板材料あるいはセラミック基板材料を用いてもよい。

【0037】

＜メタルマスクの開口の配置＞
次に、メタルマスク２の開口６１の配置の設計手順について説明する。図３に、本発明の実施例に係る回路基板１に、半田クリームを印刷するためのメタルマスク２上の開口６１の配置を示す。メタルマスク２は所定の厚さを有する金属材料からなり、メタルマスク２上の供給される半田クリームを、スキージを用いて各開口６１内に流し込み、メタルマスク２の厚さに対応した厚さの半田クリーム２７を各開口６１の形状で電極パッド６０上に印刷するための冶具である。なお、各開口６１を区別して説明する観点から、第１の電極パッド２１上位置合わせされる開口を第１の開口６１ａとも称し、第２の電極パッド２２上位置合わせされる開口を第２の開口６１ｂとも称し、第３の電極パッド２３上に位置合わせされる開口を第３の開口６１ｃとも称する。

【0038】

このメタルマスク２には、図２に示された半田バンプの形成位置に対応して円形の開口６１が設けられている。それぞれの半田バンプを所定の範囲内の体積に調整するために径は同一としている。なお、半田バンプを所定の範囲内の体積で調整する場合には、径は概ね同一（所定の範囲内で）である。

【0039】

ただし、メタルマスク２の開口６１は円形に限定されるものでは無く、楕円形、正方形、長方形、多角形あるいはそれらが混在してもよい。

【0040】

図４は、半田バンプをアレイ状に形成するときのメタルマスクの開口６１の配置構成を決める手順を示す概念図である。図４（Ａ）～（Ｂ）のそれぞれに記載された長方形は、いずれも半田バンプが形成される電極パッド６０の形状を示し、図面の辺Ｌ_ｎ方向の長さが（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）の順で徐々に長くなっている。すなわち、Ｌ_１＜Ｌ_２＜Ｌ_３＜Ｌ_４である。

【0041】

ここで、メタルマスク２の開口６１径をｄ、開口６１同士の最小間隔をｓ_１、開口６１と電極パッド６０端との距離をｓ_０とする。電極パッド６０の辺Ｌ_ｎ方向の長さがＬ_１＝２ｓ_０＋２ｄ＋ｓ_１なる関係式を満たすときは、図４（Ａ）に示すとおり、各Ｌ_１方向において丁度２個の開口６１を設けることができる。また、図４（Ｃ）に示すとおり、電極パッド６０の長さがＬ_３＝２ｓ_０＋３ｄ＋２ｓ_１を満たすときは、各Ｌ_３方向において３個の開口６１を設けることができる。これらは、いずれも開口６１が辺Ｌ_ｎの中点同士を結んだ中心線に対して鏡面対称に配置される。

【0042】

しかしながら、電極パッド６０の形状は回路基板１上に搭載される半導体素子や電子コンポーネントの仕様（例えば、電源電圧および入出力電圧等）により決定されるため、上記Ｌ_１やＬ_３のようにメタルマスクの開口６１が２個配置あるいは３個配置の設置基準に一致するとは限らず、Ｌ_１≦Ｌ_２≦Ｌ_３なる範囲の辺Ｌ_ｎ方向の長さＬ_２を有する形状となることがある（図４（Ｂ））。その場合は、開口６１の間隔をＬ_２＝２ｓ_０＋２ｄ＋ｓ_２なる条件を満たすように開口６１の間隔をｓ_２に拡大して、開口６１が辺Ｌ_ｎ方向の中心線に対して鏡面対称となるように設けることができる。図４（Ｄ）の如く、Ｌ_３≦Ｌ_４なる場合の同様に間隔をｓ_３に拡大して開口６１が辺Ｌ_ｎの中点同士を結んだ中心線に対して鏡面対称となるように配置することができる。

【0043】

辺Ｌ_ｎ方向に直交する方向についても、上記と同様な手順で、電極パッド６０のもう一方の辺の中点を結んだ中心線に対して鏡面対称となるように配置することができる。また上記の手順において、開口６１の間隔を拡大すると共に、開口６１と電極パッド６０の端部との距離ｓ_０も拡大しながら位置を調整してもよい。

【0044】

このような手順で、半田バンプの形成位置を画定するメタルマスクの開口６１を、半田バンプが形成される電極パッド６０の、対向する２辺の中点同士を結んだ中心線のそれぞれ対して鏡面対称となるように、アレイ配置することができる。

【0045】

図２に示す半田バンプを形成した回路基板１上に集積された電子回路モジュールは、他の回路基板上に、回路基板１の電極パッドと他の回路基板の電極パッドの間で、軟化した半田バンプが薄く広がり接続される。良好な平坦性をもって、他の回路基板上に回路基板１を実装するためには、実装面の電極パッド上でアレイ状に配置された個々の半田バンプが一様な厚さとなるよう電極パッド全体に広がることが必要である。

【0046】

そのためには、それぞれの半田バンプの高さが均一性良く揃って、それぞれが互いに所定の範囲内の相似形状及び体積を有し、個々の半田バンプの形成位置が、電極パッドの対向する２辺の中点同士を結んだ中心線のそれぞれ対して鏡面対称となるように形成された半田バンプアレイが望ましい。

【0047】

次に、本発明の実施例に係る製造方法について、図５～図１０に示す工程順の縦断面図を参照して説明する。

【0048】

まず、第１の電極パッド２１と、第１の電極パッド２１より大きな実装面を有する第２の電極パッド２２と、第２の電極パッド２２よりさらに大きな実装面を有する第３の電極パッド２３が、形成された基板２０を準備する（図５）。上述したように、本実施例においては、第１の電極パッド２１、第２の電極パッド２２、及び第３の電極パッド２３はそれぞれ同一の厚さで形成されている。

【0049】

この基板２０は、多層配線層を含む多層回路基板であってもよい。第１の電極パッド２１、第２の電極パッド２２、及び第３の電極パッド２３のそれぞれは、例えば銅を主成分とする金属で形成することができる。

【0050】

これらの電極パッド上には、パッド表面の酸化等による変質層の形成や汚れの付着を防止し、また、バンプを形成する半田材料に対する濡れ性を向上させるために、あらかじめ、ごく薄い半田層がコーティング（半田レベラー加工）されていてもよい（図６）。

【0051】

次に、図７に示すとおり、半田クリーム２７を印刷するために、円形状で同一の径を持つ多数の開口を有するメタルマスク２を、第１の電極パッド２１上に一つの開口が位置し、第２の電極パッド２２上に複数の開口が位置するように基板２０上に重ね合わせる。重ね合わせは位置決めピン（図示せず）で行う。この際に、開口６１ａが第１の電極パッド上に、開口６１ｂが第２の電極パッド上に、開口６１ｃが第３の電極パッド上にそれぞれ位置する。メタルマスク２は、ニッケルやステンレス等の一般的な金属材料で作成することができ、そのマスクの厚さと概ね同等な厚さの半田クリーム２７を印刷することができる。

【0052】

続いて、基板２０上に重ねたメタルマスク２の表面上に半田クリーム２７を供給し、スキージをその表面上に配置して摺動させることにより、メタルマスク２の表面上の半田クリーム２７を各開口内に流し込む（図８）。

【0053】

図９はメタルマスク２を取り外した状態を示す。メタルマスク２の各開口６１の位置に、概ねメタルパッドの厚さと同様な高さを持ち、それぞれの体積が同一である円筒形の半田クリーム２７が形成されている。これらの半田クリーム２７は、第１の電極パッド２１上の第１の開口６１ａに対応する位置に一つ、第２の電極パッド２２上の複数の第２の開口６１ｂに対応するそれぞれの位置に複数個、複数の第３の開口６１ｃに対応する第３の電極パッド２３上のそれぞれの位置に複数個が形成されている。

【0054】

これらの円筒形の半田クリーム２７は、加熱処理を行い軟化させてバンプ形状にされる（図１０）。半田クリームは、加熱軟化時にその表面張力により表面積が小さくなるように変形（リフロー）するため、それぞれが概ね同様な高さを持ち、それぞれの体積が所定の範囲内のある円筒形の複数の半田クリーム２７は、それぞれ高さの均一性が良好な半球状の半田バンプとなる。

【0055】

図１０からわかるように、上述の実施例では、第１の電極パッド２１、第２の電極パッド２２、及び第３の電極パッド２３のそれぞれの厚さを同一であるため、第１の半田バンプ３１、第２の半田バンプ３２、及び第３の半田バンプ３３のそれぞれのバンプ径５１、５２、５３を同一とし、各バンプ高さＨ１、Ｈ２、及びＨ３が同一となるように形成している。これにより、回路基板１における半田バンプの高さの精度及び均一性を向上され、半田バンプの優れたコプラナリティが実現されている。

【0056】

本製造方法では、メタルマスクを使用するので、半田クリーム２７を形成する位置の精度は、メタルマスクの微細化の限界及びメタルマスクと基板２０との位置合わせ精度の限界まで高めることができ、且つ半田クリーム２７の厚さをメタルマスクの厚さで規定できるから、高い精度で半田バンプの高さや体積を揃えることができる。

【0057】

次に、本発明の他の製造方法について説明する。本製造方法は、実施例に係る回路基板１の製造方法の図７～図９に示す半田塗布工程を、印刷技術に替えて、ディスペンサを用いて、一つずつ個別に半田クリーム２７を形成するが、その他の製造方法は上記の製造方法と同一である。

【0058】

まず、上記、＜メタルマスクの開口の配置＞に示した手順と同様の手順で、それぞれの電極パッド上に形成する個々の半田クリーム２７の位置を決定する。

【0059】

次に、ディスペンサを、基板２０上から一定の高さを維持して移動させながら、あらかじめ決められた電極パッド上の所定の位置で、ディスペンサの吐出口から半田クリーム２７を吐出し、個片化された半球状の半田クリーム２７を形成する。

【0060】

このような製造方法では、メタルマスクは不要であり、またディスペンサの吐出口から基板２０上に半田クリーム２７を直接的に吐出するので、印刷のようにメタルマスク表面に付着する余剰な半田クリーム２７が不要であるため、製造コストを低く抑制できる効果がある。

【0061】

＜変形例＞
上記実施例においては、第１の電極パッド２１、第２の電極パッド２３、及び第３の電極パッド２３のそれぞれの厚さを同一としていが、電極パッドの厚さが異なる場合がある。このような場合を変形例として以下に説明する。

【0062】

図１１は半田バンプの高さを示す断面図である。基板２０は、絶縁物からなる最表面７６を有し、最表面７６上には第１の電極パッド２１及び第２の電極パッド２２が形成されている。基板２０は、その内部に第１の電極パッド２１及び第２の電極パッド２２のそれぞれと電気的に接続された導電材料からなる配線層（図示せず）を含む。また、第１の電極パッド２１及び第２の電極パッド２２のそれぞれは厚さｔ１及び厚さｔ２を有し、それらの上表面は半田レベラー２６でコーティングされている。図１１からわかるように、第１の電極パッド２１の厚さｔ１が第２の電極パッド２２の厚さｔ２よりも薄くなっている。

【0063】

ここで、基板２０上に種々の部品を集積した電子回路モジュールである本発明の回路基板１を他の回路基板上に実装するときは、基板２０に形成された半田バンプを介して他の回路基板上に設置し、半田バンプをリフローして接続する。良好な平坦度をもって電子回路モジュールを実装するためには、回路基板１の最表面７６と他の回路基板の最表面が平行になるように設置することが求められる。そのためには基板２０の最表面７６からそれぞれの半田バンプの最上部までの高さが同一である必要がある。

【0064】

このため、図１１に示す変形例では、第１の電極パッド２１上の第１の半田バンプ３１の高さＨ５を、第２の電極パッド２２上の第２の半田バンプ３２の高さＨ７より、ｔ１＋Ｈ５＝ｔ２＋Ｈ７なる関係式を満たすように高くする。その結果、回路基板１の最表面７６からの第１の半田バンプ３１の最上部までの高さＨ４は、回路基板１の最表面７６からの第２の半田バンプ３２の最上部までの高さＨ６は、等しくなる。

【0065】

このような電極パッドの厚みに応じて、各半田バンプの寸法を適宜変更させ、回路基板１の最表面７６からの各半田バンプの最上部までの高さを統一することにより、回路基板１における半田バンプの高さの精度及び均一性を向上させ、半田バンプの優れたコプラナリティを実現している。

【0066】

そして、変形例においても、半導体素子や電子コンポーネントを回路機能ごとに個別の回路基板１上に集積した電子回路モジュールを良好な平坦度をもって実装できるという特有な効果を奏することができる。

【符号の説明】

【0067】

１ 回路基板
２ メタルマスク
２０ 基板
２１ 第１の電極パッド
２２ 第２の電極パッド
２３ 第３の電極パッド
２６ 半田レベラー
２７ 半田クリーム
３１ 第１の半田バンプ
３２ 第２の半田バンプ
３３ 第３の半田バンプ
５１、５２、５３ バンプ径
６０ 電極パッド
６１、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ 開口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】