JP4839138B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents
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かかるフリップチップパッド12,102・・には、当接する半導体素子の電極端子を固着するはんだ層が形成され、ワイヤボンディング接続用のボンディングパッド104の表面は、ワイヤボンディング性を向上するように貴金属表面に形成されている。この貴金属表面はソルダレジスト層105から露出している。
この様に、フリップチップパッド102,102・・とボンディングパッド104との各表面には、異なる金属で形成されており、フリップチップパッド102,102・・の金属表面にはんだ層を形成する際に、ボンディングパッド104の貴金属表面にはんだが付着することを防止する必要がある。
つまり、先ず、ボンディングパッド104の貴金属表面をマスク板200で覆った基板100を、金属面のみに粘着層を形成する粘着性付与化合物が配合された粘着処理液に浸漬処理し、図9(a)に示す様に、フリップチップパッド102,102・・の各表面を覆う粘着層106を形成する。
この基板10にはんだ粉を振り掛けて粘着層106,106・・の各表面にはんだ粉108,108・・を付着させた後、余分なはんだ粉を振り払うことによって、図9(b)に示す様に、粘着層106,106・・の各表面のみにはんだ粉108,108・・が付着する。
次いで、マスク板200を除去し且つフラックス110を塗布した後、リフローしてはんだ粉108,108・・を溶融して、フリップチップパッド102,102・・の各表面を覆うはんだ層112を形成する[図9(c)(d)]。
その後、フラックス110を除去することによって、フリップチップパッド102,102・・の各金属表面がはんだ層112によって覆われていると共に、ボンディングパッド104の貴金属表面が露出する配線基板を得ることができる[図9(e)]。
しかしながら、ボンディングパッド104の貴金属表面をマスク板200で覆うことは、配線基板の製造工程の工程数を増加することになり、配線基板の製造工程を複雑化することになる。
そこで、本発明の課題は、フリップチップパッドとボンディングパッドとが併設された基板に、フリップチップパッドの表面のみにはんだ層を容易に形成できる配線基板の製造方法を提供することにある。
すなわち、本発明は、表面にはんだが被着されたフリップチップ接続用のフリップチップパッドと、ワイヤボンディング接続用のボンディングパッドとが併設された配線基板を製造する際に、前記フリップチップパッドとボンディングパッドとの各金属表面を異なる金属で形成した後、金属面のみに反応して粘着性を付与する粘着性付与化合物を含有し、且つ前記フリップチップパッドとボンディングパッドとの両パッドの各金属表面に選択的に粘着層を形成するpH値に調整された第1粘着処理液に前記基板を浸漬処理して、前記両パッドの各金属表面に形成した粘着層にはんだ粉を付着し、次いで、金属面のみに反応して粘着性を付与する粘着性付与化合物を含有し、且つ前記ボンディングパッドの金属表面に形成した粘着層を剥離すると共に、前記フリップチップパッドの金属表面に粘着層を形成できるpH値に調整された第2粘着処理液に、前記第1粘着処理液に浸漬処理した基板を再浸漬処理し、その後、前記フリップチップパッドの金属表面のみに形成された粘着層にはんだ粉を付着した後、リフローによって前記はんだ粉を溶融してフリップチップパッドの金属表面を覆うはんだ層を形成することを特徴とする配線基板の製造方法にある。
また、第2粘着処理液に浸漬処理して金属表面に形成した粘着層に付着するはんだ粉として、第1粘着処理液に浸漬処理して金属表面に形成した粘着層に付着するはんだ粉よりも小粒径のはんだ粉を用いることによって、フリップチップパッドの表面に更に充分なはんだ粉を付着できる。
更に、ボンディングパッドの金属表面としては、貴金属表面、特に金、パラジウム又は銀から成る貴金属表面とすることが好ましく、フリップチップパッドの表面としては、銅表面とすることが好ましい。
他方、フリップチップパッドの金属表面に形成された粘着層及びこの粘着層に付着したはんだ粉は、基板を第2粘着処理液に浸漬処理しても剥離されず、第2粘着処理液への浸漬処理によってフリップチップパッドの金属表面上に粘着層を形成できる。この様にして形成した粘着層に、はんだ粉を振り掛けることによって、先に付着したはんだ粉と相俟って、フリップチップパッドの金属表面上にはんだ粉を均一に且つ充分に付着できる。
かかる本発明によれば、ボンディングパッドをマスク板で覆うことを要せず、マスク板の装着及び取外しの工程を省略でき、配線基板の製造工程の簡略化を図ることができる。
更に、本発明によれば、基板を粘着処理液に浸漬処理してフリップチップパッド上に形成した粘着層にはんだ粉を付着する工程を少なくとも二回施すため、フリップチップパッド上に充分なはんだ粉を付着でき、最終的に形成されるはんだ層の膜厚を厚くできる。このため、得られた配線基板に半導体素子をフリップチップ接続したとき、半導体素子と配線基板とを確実に接続でき、最終的に得られる半導体装置の信頼性を向上できる。
また、ボンディングパッド14は、銅から成る本体部14aを覆うように金属層14bが形成されている。この金属層14bは、下地金属層としてのニッケル層上に貴金属層としての金層が形成されている。この下地金属層としてのニッケル層及び貴金属層としての金層は、蒸着によっても形成できるが、金属めっきによって容易に形成できる。
かかる基板10を、金属表面のみに反応して粘着性を付与する粘着性付与化合物を含有し、且つフリップチップパッド12とボンディングパッド14との両金属表面に粘着層を選択的に形成するpH値に調整された第1粘着処理液に浸漬処理した後、はんだ粉を振り掛ける。
振り掛けたはんだ粉のうち、余分なはんだ粉を振り払って除去することによって、図1(b)に示す様に、フリップチップパッド12とボンディングパッド14との両金属表面を覆うように形成された粘着層16にはんだ粉18,18・・が付着されている。
この第1粘着処理液のpH値は、基板10の種類によって異なるが、4〜6の弱酸性に調整することが好ましい。pH値の調整は、水酸化ナトリウム等のアルカリを用いることができる。第1粘着処理液のpH値が6よりも高い場合には、フリップチップパッド12の銅表面を覆う粘着層を形成できるが、ボンディングパッド14の金表面を覆う粘着層を実質的に形成でき難くなる傾向にある。しかし、この場合、フリップチップパッド12の銅表面を覆う粘着層の膜質が、pH値が4〜6に調整された第1粘着処理液に基板10を浸漬処理して形成した粘着層に比較して劣り、粘着層が剥離され易くなる傾向にある。
一方、第1粘着処理液のpH値が4未満の場合は、フリップチップパッド12の銅表面及びボンディングパッド14の金表面にも、粘着層を形成し難くなる傾向にある。
振り掛けたはんだ粉のうち、余分なはんだ粉を振り払うことによって除去し、図1(c)に示す様に、ボンディングパッド14の金表面が露出していると共に、フリップチップパッド12の銅表面を覆うように形成された粘着層16にはんだ粉18,18・・が付着されている。この図1(c)に示すフリップチップパッド12の銅表面を覆う粘着層16には、図1(b)に示す粘着層16に比較して、均一にはんだ粉18、18・・が付着している。
この第2粘着処理液としては、第1粘着処理液と同一組成の粘着処理液を用いることができ、そのpH値を4〜6の範囲であって、第1粘着処理液よりも高いpH値、特に第1粘着処理液のpH値よりも0.5以上高いpH値に調整することが好ましい。
ここで、第2粘着処理液として、第1粘着処理液とのpH値差が0.5未満の第2粘着処理液を用いた場合は、ボンディングパッド14の金表面に形成した粘着層16の剥離が不充分となる傾向がある。
また、基板10を第2粘着処理液に再浸漬処理した後に振り掛けるはんだ粉としては、基板10を第1粘着処理液に浸漬処理した後に振り掛けるはんだ粉よりも小粒径のはんだ粉を用いることによって、図1(c)に示すフリップチップパッド12の銅表面を覆う粘着層16に、更に高密度にはんだ粉18,18・・を付着でき好ましい。
この様にして形成した基板10では、ボンディングパッド14の金表面が露出した状態で、フリップチップパッド12,12・・の各銅表面をはんだ層によって覆うことができる。その結果、基板10のフリップチップパッド12,12・・の各はんだ層に半導体素子をフリップチップ接続でき、且つ基板10のボンディングパッド14の金表面にワイヤボンディングすることができる。
この点、本発明の様に、基板10を粘着処理液に浸漬処理した後、フリップチップパッド12,12・・の銅表面上に形成された粘着層にはんだ粉を振り掛ける処理を少なくとも二回繰り返すことによって、粘着層に均一にはんだ粉が付着すると共に、フリップチップパッド12の上面上にはんだ粉が二層に付着している部分が存在する。このため、微細化されたフリップチップパッド12,12・・でも充分な量のはんだ粉を付着できる。
しかも、このフリップチップパッド12の側面側には、はんだ粉が二層に付着している部分が殆どなく、リフローを施しても、隣接するフリップチップパッド12,12がはんだによって短絡することはない。
以上の説明では、ボンディングパッド14の表面を金表面としたが、ボンディングパッド14の表面をパラジウム表面や銀表面としてもよい。
また、基板10の異なる面に、フリップチップパッド12とボンディングパッド14とが形成されていても、本発明を適用できる。
更に、粘着処理液としての昭和電工(株)製のSJ−CH1000(商品名)を、そのpH値を4〜4.5に調整した第1粘着処理液と、第1粘着処理液のpH値よりも0.5高いpH値に調整した第2粘着処理液とを準備した。
次いで、基板10を第1粘着処理液に浸漬処理し、第1粘着処理液から取り出した基板10に平均粒径7μmのはんだ粉を振り掛けた後、余分なはんだ粉を振り落として除去した。
更に、基板10を第2粘着処理液に再浸漬処理し、第2粘着処理液から取り出した基板10に平均粒径7μmのはんだ粉を振り掛けた後、余分なはんだ粉を振り落として除去した。
この様にして、基板10に対し、粘着処理液に浸漬処理を施した後、はんだ粉を振り掛ける工程を二回施した基板10のフリップチップパッド12とボンディングパッド14との電子顕微鏡写真を図2に示す。図2(a)がフリップチップパッド12についてのものであり、図2(b)がボンディングパッド14についてのものである。
図2から明らかな様に、フリップチップパッド12の全面にはんだ粉が付着しており、フリップチップパッド12上には、はんだ粉の粒子が二重に付着している部分も存在する。これに対し、ボンディングパッド14には、はんだ粉が付着されておらず、ボンディングパッド14の表面が露出している。
このフリップチップパッド12上に付着しているはんだ粉の付着厚さは約13.4μmであった。
図2に示す状態のフリップチップパッド12及びボンディングパッド14が形成された基板10の面にフラックスを塗布した後、基板10にリフローを施すことによって、フリップチップパッド12のみをはんだ層によって覆うことができた。
この様にして、基板10に対し、粘着処理液に浸漬処理した後、はんだ粉を振り掛ける工程を二回施した基板10のフリップチップパッド12とボンディングパッド14との電子顕微鏡写真を図3に示す。図3(a)がフリップチップパッド12についてのものであり、図3(b)がボンディングパッド14についてのものである。
図3から明らかな様に、フリップチップパッド12の全面にはんだ粉が付着しており、大粒径のはんだ粉の間に小粒径のはんだ粉が付着している部分も存在する。これに対し、ボンディングパッド14には、はんだ粉が付着されておらず、ボンディングパッド14の表面が露出している。
図3に示す状態のフリップチップパッド12及びボンディングパッド14が形成された基板10の面にフラックスを塗布した後、基板10にリフローを施すことによって、フリップチップパッド12のみをはんだ層によって覆うことができた。
この基板10に第2粘着処理液に再浸漬処理することなく、基板10のフリップチップパッド12とボンディングパッド14との電子顕微鏡写真を図4に示す。図4(a)がフリップチップパッド12についてのものであり、図4(b)がボンディングパッド14についてのものである。
図4から明らかな様に、フリップチップパッド12及びボンディングパッド14の全面にはんだ粉が付着している。このため、基板10にリフローを施すことを中止した。
尚、フリップチップパッド12上に付着しているはんだ粉の付着厚さは約6.2μmであった。
この基板10のフリップチップパッド12とボンディングパッド14との電子顕微鏡写真を図5に示す。図5(a)がフリップチップパッド12についてのものであり、図5(b)がボンディングパッド14についてのものである。
図5から明らかな様に、ボンディングパッド14にはんだ粉は付着していないものの、フリップチップパッド12上に付着するはんだ粉が、実施例1及び実施例2に比較して少ない。
尚、フリップチップパッド12上に付着しているはんだ粉の付着厚さは約7.7μmであった。
この基板10に第2粘着処理液に再浸漬処理することなく、基板10のフリップチップパッド12とボンディングパッド14との電子顕微鏡写真を図6に示す。図6(a)がフリップチップパッド12についてのものであり、図6(b)がボンディングパッド14についてのものである。
図6から明らかな様に、フリップチップパッド12及びボンディングパッド14の全面にはんだ粉が付着していると共に、基板10の基板面まではんだ粉の付着が見られる。
図6に示す状態の基板10にリフローを施すと、フリップチップパッド12間がはんだで短絡されるはんだブリッジの原因となる。
図7から明らかな様に、フリップチップパッド12及びボンディングパッド14の全面にはんだ粉が付着している。このため、基板10にリフローを施すことを中止した。
一連の処理を終了した基板10について、基板面、フリップチップパッド12及びボンディングパッド14について、はんだ粉の付着状況を目視で観察して、その評価結果を表1に併せて示した。
12 フリップチップパッド
14 ボンディングパッド
14a 本体部
14b めっき層
16 粘着層
18 はんだ粉
Claims (2)
- 表面にはんだが被着されたフリップチップ接続用のフリップチップパッドと、ワイヤボンディング接続用のボンディングパッドとが併設された配線基板を製造する際に、
前記フリップチップパッドの金属表面を銅により形成し、前記ボンディングパッドの金属表面を金、パラジウム又は銀から成る貴金属により形成した後、
金属面のみに反応して粘着性を付与する粘着性付与化合物を含有し、且つ前記フリップチップパッドとボンディングパッドとの両パッドの各金属表面に選択的に粘着層を形成する、pH値が4〜6の範囲に調整された第1粘着処理液に前記基板を浸漬処理した後、前記両パッドの各金属表面に成した粘着層にはんだ粉を付着し、
次いで、金属面のみに反応して粘着性を付与する粘着性付与化合物を含有し、且つ前記ボンディングパッドの金属表面に形成した粘着層を剥離すると共に、前記フリップチップパッドの金属表面に粘着層を形成できる、pH値が4〜6の範囲で前記第1粘着処理液よりも0.5以上高く調整された第2粘着処理液に、前記両パッドの各金属表面にはんだ粉が付着した基板を再浸漬処理して前記ボンディングパッドの金属表面に形成した粘着層を剥離し、
その後、前記フリップチップパッドの金属表面のみに形成された粘着層にはんだ粉を付着した後、リフローによって前記はんだ粉を溶融してフリップチップパッドの金属表面を覆うはんだ層を形成することを特徴とする配線基板の製造方法。 - 第2粘着処理液に浸漬処理して金属表面に形成した粘着層に付着するはんだ粉として、第1粘着処理液に浸漬処理して金属表面に形成した粘着層に付着するはんだ粉よりも小粒径のはんだ粉を用いる請求項1記載の配線基板の製造方法。
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