JP2000200849A - Ｐｇａ型電子部品用基板、その製造方法及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＰＧＡ型電子部品用基板、及びその製造方
法に関し、特にビルドアップ基板等のプラスチック性基
板の外部接続端子となるピンが該基板の面に多数立設さ
れたＰＧＡ型配線基板において、ピンの取り付け強度を
高める技術に関する。 【解決手段】 プラスチック性基板の絶縁膜上に形成さ
れた複数の導電性のパッド部と、はんだ３４を介して前
記各パッド部に固着されたネイルヘッド型頭部の複数の
ピン３５とを有するＰＧＡ型電子部品用基板において、
少なくとも前記パッド部を形成する領域の前記絶縁膜２
８の表面が凹凸になるように形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＧＡ（Ｐｉｎ
Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型電子部品用基板、その製造方
法及び半導体装置に関し、特にビルドアップ基板等のプ
ラスチック製基板の外部接続端子となるピンが該基板の
面に多数立設されたＰＧＡ型配線基板において、ピンの
取り付け強度を高める技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＧＡ型電子部品用基板は、隣接する入
出力端子間の間隔が極めて狭い半導体チップの入出力端
子間の間隔を平面的に拡げて取り出すことできることか
ら広く用いられている。この基板は、アルミナ等のセラ
ミックからなるセラミックタイプのものと、ガラス−エ
ポキシ樹脂複合板などを積層してなるプラスチックタイ
プのものとに大別される。

【０００３】このうち、プラスチックタイプのＰＧＡ型
電子部品用基板には、ガラス−エポキシ基板等のコア基
板上に、エポキシ樹脂等の樹脂や、銅メッキ、銅箔によ
り、絶縁層や配線を形成し、多層配線構造を形成したビ
ルドアップ多層基板がある。ところで、プラスチックタ
イプのものは、基板の耐熱性が低いので、セラミックタ
イプのように高温で接合を行うろー付けは困難であり、
比較的融点の低いはんだ付け接合が用いられる。

【０００４】つまり、従来のプラスチックタイプのＰＧ
Ａ型電子部品用基板では、ピンの取り付けは、ネイルヘ
ッド頭部の部分を基板のパッドに立ててはんだ付けによ
り行っていた。図９は従来のプラスチックタイプのＰＧ
Ａ型電子部品用基板である、ビルドアップ多層基板のパ
ッドにピンを取り付ける場合を説明する図である。

【０００５】なお、説明の便宜上、図９は、ビルドアッ
プ多層基板のパッド付近のみを示している。図９（ａ）
において、２は絶縁層１と絶縁層３との間に形成された
下層配線であり、４は絶縁層３に形成されたビアホール
５を介して下層配線２に接続する最上層の配線である。
この配線４はソルダレジスト膜６の開口部７ではパッド
を構成する。

【０００６】また、８は低融点のはんだであり、開口部
７を介してパッドの配線４の上に供給されている。９は
ネイルヘッド型頭部を備えたピンである。図９（ｂ）に
示すように、ピン９の頭部を立設して仮止めした後、熱
処理を施すことにより、はんだ８をリフローしてピン９
をパッドに固着している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プラスチックタイプのＰＧＡ型電子部品用基板では、基
板のパッド上にピンをはんだ付けで立設しているが、パ
ッド４ａ（通常は銅箔）はその下層の樹脂の上に薄く形
成されているために当該パッド４ａと樹脂の密着性が弱
く、そのために、例えばピンに対し水平方向に何らかの
力が加わると、ピンがパッド４ａに付いたままパッドご
と取れてしまうという問題がある。

【０００８】本願発明は、かかる問題点に鑑みて創作さ
れたものであり、パッドに対するピンの取り付け強度を
高めるとともに、パッドとその下層の樹脂の密着強度を
向上させ、ひいては接続信頼性の向上に寄与することが
できるＰＧＡ型電子部品用基板その製造方法及び半導体
装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のＰＧＡ
型電子部品用基板の発明は、プラスチック製基板の絶縁
層上に形成された複数の導電性のパッドと、前記各パッ
ドにはんだを介して固着されたネイルヘッド型頭部の複
数のピンとを有するＰＧＡ型電子部品用基板において、
少なくとも前記パッドを形成する領域の前記絶縁層の表
面が凹凸になるように形成され、パッドの表面に凹凸が
形成されていることを特徴としている。

【００１０】なお、凹凸の形態や大きさは適宜変更可能
であり、絶縁層の表面を粗にすることにより行ってもよ
い。請求項２に記載のＰＧＡ型電子部品用基板の発明
は、プラスチック製基板の絶縁層上に形成された複数の
導電性のパッドと、前記各パッドにはんだを介して固着
されたネイルヘッド型頭部の複数のピンとを有するＰＧ
Ａ型電子部品用基板において、少なくとも前記パッドを
形成する領域の前記絶縁層の表面が凹凸になるように形
成され、パッドの表面に凹凸が形成されており、かつ、
前記パッドに固着する前記ピンのネイルヘッド型頭部の
端面にも凹凸が形成されていることを特徴としている。

【００１１】なお、凹凸の形態や大きさは適宜変更可能
であり表面を粗にすることにより行ってもよい。請求項
３に記載のＰＧＡ型電子部品用基板の発明は、請求項２
に記載のＰＧＡ型電子部品用基板のプラスチック製基板
において、前記パッドの表面に形成される凹凸の凹部が
形成される位置は、前記ピンの端面に形成される凹凸の
凸部が形成される位置に対応していることを特徴として
いる。

【００１２】請求項４に記載のＰＧＡ型電子部品用基板
の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載
のＰＧＡ型電子部品用基板のプラスチック製基板におい
て、前記プラスチック製基板の絶縁層上に形成された凹
凸の凹部は、該絶縁層を貫通して形成されており、この
凹部に形成された導電性のパッドにより前記パッドと該
絶縁層の下層の配線とが電気的に接続されていることを
特徴としている。

【００１３】請求項５に記載のＰＧＡ型電子部品用基板
の製造方法の発明は、プラスチック製基板のパッド形成
領域の絶縁層の表面に凹凸を形成する工程と、前記凹凸
が形成された絶縁層上にパッド形成用導電膜を形成して
パッドの表面に凹凸を形成する工程と、前記パッド形成
領域のパッド形成用導電膜上にはんだを供給する工程
と、前記はんだの上にピンのネイルヘッド型頭部を載置
する工程と、前記ピンを前記はんだを介して前記パッド
に固着する工程とを有することを特徴としている。

【００１４】請求項６に記載のＰＧＡ型電子部品用基板
の製造方法の発明は、下層配線を形成する工程と、前記
下層配線上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層を上
下に貫通して前記下層配線の表面を露出させるビアホー
ルを形成するとともに、前記絶縁層のパッド形成領域に
開口部を形成して凹凸を形成する工程と、前記ビアホー
ルを介して前記下層配線に接続し、かつ前記パッド形成
領域に延在して該パッド形成領域では凹凸のあるパッド
を形成するパッド形成用導電膜を形成する工程と、前記
パッド形成領域のパッド形成用導電膜上にはんだを供給
する工程と、前記はんだの上にピンのネイルヘッド型頭
部を載置する工程と、前記ピンを前記パッドに前記はん
だを介して固着する工程とを有することを特徴としてい
る。

【００１５】請求項７に記載のＰＧＡ型電子部品用基板
の製造方法は、請求項６に記載のＰＧＡ型電子部品用基
板の製造方法において、前記下層配線の一部は前記パッ
ド形成領域の絶縁層の下層に形成されていることを特徴
としている。請求項８に記載の半導体装置は、請求項１
乃至請求項４のいずれか１項に記載のＰＧＡ型電子部品
用基板に、半導体チップが搭載されていることを特徴と
している。

【００１６】

【作用】請求項１に記載のＰＧＡ型電子部品用基板の発
明によれば、パッドを形成する領域の絶縁層の表面が凹
凸になるように形成されているので、パッド上に形成さ
れた配線と絶縁層との密着度が向上する。これにより、
はんだを介してパッド上に形成されたピンの接続強度も
向上する。

【００１７】請求項２に記載のＰＧＡ型電子部品用基板
の発明によれば、パッドを形成する領域の絶縁層の表面
が凹凸になるように形成されており、かつ、パッドに当
接するピンのネイルヘッド型頭部の面も凹凸になるよう
に形成されているので、はんだを介してより密着度が向
上する。請求項３に記載のＰＧＡ型電子部品用基板の発
明によれば、絶縁層の表面に凹部が形成される位置がピ
ン側の凸部が形成される位置に対応しており、また絶縁
層の表面に凸部が形成される位置がピン側の凹部が形成
される位置に対応しているので、互いに食い込んだ状態
になり、更に密着度が向上する。

【００１８】請求項４に記載のＰＧＡ型電子部品用基板
の発明によれば、ピンの接続強度が増加するとともに、
パッド形成領域にに形成された凹部の一部がビアホール
も兼ねるので、ビアホール形成のための特別の領域を必
要としない。このため、ビアホールやパッド形成領域の
形成位置の選択自由度が増し、ひいてはピンの集積度を
向上させることが可能となる。

【００１９】請求項５に記載のＰＧＡ型電子部品用基板
の製造方法の発明によれば、パッドに対してより接続強
度の高いピンの取付けが可能となる。請求項６に記載の
ＰＧＡ型電子部品用基板の製造方法の発明によれば、配
線接続用のビアホールの形成する工程と、パッド形成領
域の絶縁層に複数の開口部を形成する工程とを同時に行
うので、形成工程の短縮となる。

【００２０】請求項７に記載のＰＧＡ型電子部品用基板
の製造方法によれば、請求項６に記載のＰＧＡ型電子部
品用基板の製造方法において、下層配線の一部はパッド
形成領域の絶縁層の下に形成されているので、ビアホー
ル形成のための特別の領域を必要としない。このため、
パターン形成の集積度の向上を図ることができる。請求
項８に記載のＰＧＡ型電子部品用基板によれば、ピンの
接続強度が向上するので、ピンの接続不良により良品半
導体チップもともに廃棄にしなければならないという無
駄を無くすことができる。

【００２１】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係るＰＧＡ
型電子部品用基板及びその製造方法について説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るＰＧＡ型電子部品用基
板の全体構成を示す断面図である。図において、１０は
ＰＧＡ型電子部品用基板の中心にあるコア基板、１１、
１２、１３および１４はコア基板１０を中心にして両側
に積層されたビルドアップ絶縁層、１５、１６、１７、
１８および１９は絶縁層１０〜１３の間にそれぞれ積層
された配線である。

【００２２】２０と２１はそれぞれＰＧＡ型電子部品用
基板の最外面に形成されたソルダレジスト膜である。半
導体チップ２２の入出力端子接続用バンプはソルダレジ
スト膜２０の開口部を介して配線１５に接続されてい
る。なお、２５はバンプ部分を封止するアンダーフィル
材である。またピン２４はソルダレジスト膜２１の開口
部を介して配線１９に接続されている。

【００２３】すなわち、半導体チップ２２の各入出力端
子は、バンプ２３、配線１５，１６，１７，１８，１９
を介してピン２４に引き出されている。このように、極
めて間隔の狭い半導体チップ２２の入出力端子間がＰＧ
Ａ型電子部品用基板のピン２４の間隔まで拡げられると
ともに、立設したピン２４により容易に他の電子部品と
の接続をなすことができる。

【００２４】なお、図は、全体構成を説明するためのも
のであって、各層の膜厚や絶縁層の開口径の寸法は実際
の寸法とは異なるものである。例えば、絶縁層の厚さは
約５０μｍ、ビアホールの径は約７０μｍ、パッドの開
口径は約１００μｍ程度である。説明の便宜上、以下の
説明では本願発明の実施の形態に係るピンの取り付け方
法に直接関係する工程について説明することとにし、直
接関係のない工程については説明を省略する。

【００２５】（第１の実施の形態）まず、図２（ａ）に
示すように、絶縁樹脂からなる絶縁層２６上に銅メッキ
により、あるいは銅箔を被着し熱圧着して銅膜を形成す
る。その後、パターニングにより配線２７を形成する。
ここで、絶縁層２６は、図１の絶縁層１２に対応し、配
線２７は、図１の配線１８に対応している。

【００２６】次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁層２
６上に絶縁樹脂からなる絶縁層２８を形成する。ここ
で、絶縁層２８は、図１の絶縁層１１に対応している。
次いで、図２（ｃ）に示すように、絶縁層２８にビアホ
ール２９を形成するとともに、同時にパッド形成領域の
絶縁層２８には多数の凹部３０を形成する。このときの
開口パタンとしては、凹部形成用の開口径をビアホール
２９の開口径よりも小さくすることにより、絶縁層２８
を貫通しないで適当な深さの凹部を形成することができ
る。勿論、パッド形成領域の開口部の径とビアホールの
径と同じにしてもよい。この場合は深さもビアホールと
同じ程度になるが、パッド形成領域下方の絶縁層２６上
に配線を設けなければ、特に不都合はない。

【００２７】次いで、図３（ａ）に示すように、銅膜を
形成した後、パターニングして配線３１を形成する。こ
れにより、ビアホール２９を介して配線２７と配線３１
は電気的に接続されるとともに、表面に凹部をもったパ
ッド３１ａが形成される。次に、図３（ｂ）に示すよう
に、ソルダレジスト膜３２を形成したのち、パターニン
グにより開口部３３を形成する。

【００２８】次いで、図３（ｃ）に示すように、はんだ
３４を開口部３３に供給した後、ネイルヘッド形頭部の
ピン３５を、頭部を下にして該はんだ３４上に載置す
る。次に、図４に示すように、該はんだ３４が熔融する
温度よりも高い温度の熱処理を施してはんだ３４をリフ
ローし、ピン３５を固着する。本願発明の実施の形態に
よれば、配線３１は多数の凹部３０を介して下の絶縁層
２８にも密着形成されているので、配線３１と絶縁層２
８との接触面積が大きくなり、これによりピン３５のパ
ッド３１ａに対する接続強度も高くなる。このため、ピ
ン３５に何らかの力が加わって、配線３１が絶縁層２８
から剥がれるといった不都合を大幅に改善することが可
能となる。

【００２９】特に、はんだ３４が凹部３０中にも入り込
んでいるので、ハンダ３４自体が凹部３０から抜け難く
なり、ピン３５に対する横方向からの力による剥がれを
防止することができる。 （第２の実施の形態）図５は本発明の第２の実施の形態
に係るＰＧＡ型電子部品用基板の構成を示す断面図であ
る。第１の実施の形態に係るＰＧＡ型電子部品用基板の
製造方法と同じところは、説明の便宜上、省略する。

【００３０】第２の実施の形態では、図５（ａ）に示す
ように、ピン３６の頭部に凸部３７を形成している。こ
の凸部３７の形状は絶縁層２８に形成した凹部３０の形
状に対応しており、またピン３６の各凸部の形成位置も
絶縁層２８に形成した各凹部３０の位置に対応してい
る。これにより、ピン３６をはんだ３４上に載置し、ピ
ン３６を押圧しながら該はんだ３４が熔融する温度より
も高い温度の熱処理を施してはんだ３４をリフローする
と、図５（ｂ）に示すように、ピン３６の凸部３７が絶
縁層２８に形成した凹部３０に入り込みピン３５が固着
する。

【００３１】本願発明の第２の実施の形態によれば、は
んだ３４の他にピン３６の凸部３７自体も絶縁層２８の
凹部３０に入り込んでいるので、第１の実施例の形態に
よる効果に加え、ピン３５は凹部３０から抜け難く、か
つパッド３１ａが絶縁層２８から剥がれるといった不都
合を更に改善することが可能となる。なお、凸部３７が
凹部３０に入り易いように、凸部の形状を多少、細く形
成してもよい。

【００３２】（第３の実施の形態）図６は本発明の第３
の実施の形態に係るＰＧＡ型電子部品用基板の構成を示
す断面図である。図５に示す第２の実施の形態に係るＰ
ＧＡ型電子部品用基板の製造方法と同じところは、説明
の便宜上、省略する。第３の実施の形態では、図６に示
すように、下層配線３８のランドをパッド形成領域の絶
縁層２８の下に設けている。これにより、ビアホール３
９をパッド形成領域内に形成することができる。このた
め、ビアホールの形成領域を別に設ける必要がないの
で、ビアホールやパッド形成位置の余裕度が上がり、ひ
いてはピン数の集積度の向上を図ることが可能となる。

【００３３】（第４の実施の形態）図７は本発明の第４
の実施の形態に係るＰＧＡ型電子部品用基板の構成を示
す断面図である。図６に示す第３の実施の形態に係るＰ
ＧＡ型電子部品用基板の製造方法と同じところは、説明
の便宜上、省略する。第４の実施の形態では、図７に示
すように、ピン４０の頭部の表面を粗面４１にしてい
る。例えば、ピン形成時の金型に粗面加工しておくこと
でこれが転写され、表面を粗くすることができる。

【００３４】これにより、ピン４０と、はんだ３４およ
びパッド３１ａとの接続はより強固なものとなる。 （第５の実施の形態）図８は本発明の第５の実施の形態
に係るＰＧＡ型電子部品用基板の構成を示す断面図であ
る。

【００３５】第５の実施の形態では、図８に示すよう
に、絶縁層４１のパッド形成領域の表面を粗面にしてい
る。例えば、過マンガン酸カリウム等による粗化処理を
施すことにより、表面を粗くすることができる。従っ
て、パッド形成領域の粗面上に形成された配線４２の絶
縁層２８に対する密着度も向上し、絶縁層４１からの剥
がれを防止することができる。

【００３６】また、ピン４４の頭部の表面も粗面にして
いるので、ピン４４の頭部のはんだ４３に対する密着度
も向上し、はんだ４３およびパッド３１ａからの剥がれ
を防止することができるので、全体としてピン４４のパ
ッドに対する接続強度を高めることができる。なお、本
願発明の各実施の形態について説明したが、本願発明は
これに限るものではなく、各実施の形態を適宜組み合わ
せてもよいし、本願発明の範囲内で覇変形例も含まれ
る。

【００３７】

【発明の効果】本願発明によれば、パッドを形成する領
域の絶縁層の表面、あるいはピンのネイルヘッド型頭部
の面に凹凸を形成することにより、絶縁層とその下の配
線、配線とはんだ、はんだと絶縁層、はんだとピン、ぴ
んと絶縁層、等の間の密着度を増してピンの取付け強度
を上げているので、ＰＧＡ型電子部品用基板の信頼性の
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るＰＧＡ型電子部品用
基板の全体構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係るＰＧＡ型電子
部品用基板を形成する工程の説明図である（その１）。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係るＰＧＡ型電子
部品用基板を形成する工程の説明図である（その２）。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係るＰＧＡ型電子
部品用基板を形成する工程の説明図である（その３）。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係るＰＧＡ型電子
部品用基板の構成の説明図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態に係るＰＧＡ型電子
部品用基板を形成する工程の説明図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態に係るＰＧＡ型電子
部品用基板の構成の説明図である。

【図８】本発明の第５の実施の形態に係るＰＧＡ型電子
部品用基板の構成の説明図である。

【図９】従来例に係るＰＧＡ型電子部品用基板を形成す
る工程の説明図である。

【符号の説明】

２６、２８、４１ 絶縁層、 ２７、３１、３８、４２ 配線、 ２９、３９ ビアホール、 ３０ 凹部、 ３１ａ パッド、 ３２ ソルダレジスト膜、 ３３ 開口部、 ３４、４３ はんだ、 ３５、３６、４０、４４ ピン、 ３７ 凸部。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック製基板の絶縁層上に形成さ
   れた複数の導電性のパッドと、前記各パッドにはんだを
   介して固着されたネイルヘッド型頭部の複数のピンとを
   有するＰＧＡ型電子部品用基板において、 少なくとも前記パッドを形成する領域の前記絶縁層の表
   面が凹凸になるように形成され、パッドの表面に凹凸が
   形成されていることを特徴とするＰＧＡ型電子部品用基
   板。
2. 【請求項２】 プラスチック製基板の絶縁層上に形成さ
   れた複数の導電性のパッドと、前記各パッドにはんだを
   介して固着されたネイルヘッド型頭部の複数のピンとを
   有するＰＧＡ型電子部品用基板において、 少なくとも前記パッドを形成する領域の前記絶縁層の表
   面が凹凸になるように形成され、パッドの表面に凹凸が
   形成されており、 かつ、前記パッドに固着する前記ピンのネイルヘッド型
   頭部の端面にも凹凸が形成されていることを特徴とする
   ＰＧＡ型電子部品用基板。
3. 【請求項３】 前記パッドの表面に形成される凹凸の凹
   部が形成される位置は、前記ピンの端面に形成される凹
   凸の凸部が形成される位置に対応していることを特徴と
   する請求項２に記載のＰＧＡ型電子部品用基板。
4. 【請求項４】 前記絶縁層上に形成された凹凸の凹部
   は、該絶縁層を貫通して形成されており、この凹部に形
   成された導電性のパッドにより前記パッドと該絶縁層の
   下層の配線とが電気的に接続されていることを特徴とす
   る請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＰＧＡ
   型電子部品用基板。
5. 【請求項５】 プラスチック製基板のパッド形成領域の
   絶縁層の表面に凹凸を形成する工程と、 前記凹凸が形成された絶縁層上にパッド形成用導電膜を
   形成してパッドの表面に凹凸を形成する工程と、 前記パッド形成領域のパッド形成用導電膜上にはんだを
   供給する工程と、 前記はんだの上にピンのネイルヘッド型頭部を載置する
   工程と、 前記ピンを前記はんだを介して前記パッドに固着する工
   程とを有することを特徴とするＰＧＡ型電子部品用基板
   の製造方法。
6. 【請求項６】 下層配線を形成する工程と、 前記下層配線上に絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層を上下に貫通して前記下層配線の表面を露出
   させるビアホールを形成するとともに、前記絶縁層のパ
   ッド形成領域に開口部を形成して凹凸を形成する工程
   と、 前記ビアホールを介して前記下層配線に接続し、かつ前
   記パッド形成領域に延在して該パッド形成領域では凹凸
   のあるパッドを形成するパッド形成用導電膜を形成する
   工程と、 前記パッド形成領域のパッド形成用導電膜上にはんだを
   供給する工程と、 前記はんだの上にピンのネイルヘッド型頭部を載置する
   工程と、 前記ピンを前記はんだを介して前記パッドに固着する工
   程とを有することを特徴とするＰＧＡ型電子部品用基板
   の製造方法。
7. 【請求項７】 前記下層配線の一部は、前記パッド形成
   領域の絶縁層の下層に形成されていることを特徴とする
   請求項６に記載のＰＧＡ型電子部品用基板の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に
   記載のＰＧＡ型電子部品用基板に半導体チップが搭載さ
   れていることを特徴とする半導体装置。