JPH0653655A - バンプ付き回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バンプの形状，厚み及びピッチにバラツキを
生ずることがない，バンプ付き回路基板の製造方法を提
供すること。 【構成】 セラミックス基板形成用のグリーンシート２
１０，２２０，２３０と，グリーンシートの焼結温度で
は焼結しないバンプ形成用の未焼結シート１２とを準備
する。未焼結シート１２にホール１０を穿設し，バンプ
形成用のホール１０内に導体５を充填する。上記グリー
ンシート２１０，２２０，２３０と未焼結シート１２と
を積層し，熱圧着することにより積層板を得る。積層板
をグリーンシートが焼結する温度で加熱焼成してセラミ
ックス基板２１，２２，２３を得ると共に上記導体５を
上記セラミックス基板の上に転写接合してバンプを形成
し，その後，該セラミックス基板から上記未焼結シート
を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，電子部品等と接続する
ためのバンプを有する，バンプ付き回路基板の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来技術】従来，回路基板に集積回路を実装するに
は，ワイヤボンディング方式やＱＦＰ表面実装方式が主
流であった。しかし，近年の小型・高密度化の要求によ
り，フリップチップ実装方式が注目されている。フリッ
プチップ実装に対応するためには，回路基板に高精度の
電極（バンプ）を形成する必要がある。

【０００３】他方，回路基板を更に他の基板（マザーボ
ード）に実装するには，従来，ＤＩＰ方式やＰＧＡ方式
を採っていた。しかし，これも小型・高密度・軽量化の
要求により，表面実装可能なバンプ方式への移行が切望
されている。ここでも回路基板に高精度なバンプを形成
する必要がある。高精度なバンプとは，径・厚み・ピッ
チのばらつきの小さいバンプという意味である。

【０００４】該バンプ方式とは，図７，図８に示すごと
く，回路基板９の表面に凸形状のバンプ５７を形成し，
該バンプ５７と電子部品７のパッド７７（図７）或いは
バンプ５７とマザーボード６のパッド６７（図８）と
を，半田４により接続固定する。これにより，回路基板
９と電子部品７，或いは回路基板９とマザーボード６の
電気的導通を図る。

【０００５】上記バンプ方式による回路基板としては，
例えば図９（ｄ）に示すごとく，下から順に積層された
セラミックス基板９３，９２，９１と，該セラミックス
基板９１，９２に穿設されたスルーホール９０と，該ス
ルーホール９０の上に形成されたバンプ５７とを有する
ものがある。スルーホール９０の内部には，導体５が充
填されている。セラミックス基板９２，９３には，配線
パターン５９が形成されている。

【０００６】次に，上記バンプ付き回路基板の製造方法
について説明する。まず，図９（ａ）に示すごとく，セ
ラミックス基板９１，９２，９３形成用のグリーンシー
ト９１０，９２０，９３０を準備し，該グリーンシート
９１０，９２０には貫通孔９１５，９２５を穿設する。
次に，該貫通孔内に導体５を充填する。次いで，グリー
ンシート９２０，９３０の上に配線パターン５９を形成
する。

【０００７】次に，図９（ｂ）に示すごとく，上記グリ
ーンシート９３０，９２０，９１０を下から順に積層
し，これらの位置合わせを行い，熱圧着して，積層板を
得る。次に，図９（ｃ）に示すごとく，グリーンシート
９１０の上に，導体５によりバンプ５７を形成する。次
に，上記積層板を焼結温度で加熱する。これにより，グ
リーンシート９３０，９２０，９１０が焼結してセラミ
ックス基板９３，９２，９１となり，図９（ｄ）に示す
ようなバンプ付き回路基板９が得られる。

【０００８】上記バンプの形成方法としては，グリーン
シート９１０の上に導体５を印刷する印刷方法がある。
また，凹部を設けたシリコーン樹脂に導体５を充填した
ものをグリーンシート９１０の上に載置し，その後の積
層板を加熱するときに，上記導体５をグリーンシート９
１０側に転写する樹脂転写方法がある。

【０００９】

【解決しようとする課題】しかしながら，バンプを形成
するに当たっては，上記いずれの形成方法においても，
以下に述べる種々の問題を伴う。即ち，上記印刷方法で
は，印刷厚みのばらつきが生じるために，図１０の下部
に示すごとく，バンプ５７の厚みが不揃いになり，薄い
バンプ５７１と，厚いバンプ５７２，５７３とが形成さ
れる。

【００１０】そのため，図１０に示すごとく，これらバ
ンプを有する回路基板９を，マザーボード６のパッド６
７１，６７２，６７３の上に実装しようとする場合，薄
いバンプ５７１とパッド６７１との間に，隙間８が発生
してしまうため，両者を接続することができない。ま
た，電子部品７を実装する場合（図７）にも上記と同様
の問題がある。

【００１１】したがって，バンプの厚みを揃える必要が
ある。その方法としては，厚いバンプを平面研削機によ
り研磨して薄いバンプの厚みに揃えることが考えられ
る。しかし，この研磨作業を行うことは，製造工程を増
すことになり，時間，労力共に無駄である。更に，積層
板の焼成収縮のばらつきにより，図１１に示すごとく，
バンプ５７４，５７５，５７６のピッチが，マザーボー
ドのパッド６７４，６７５，６７６のピッチと一致しな
くなることがある。

【００１２】次に，上記樹脂転写方法においては，バン
プをセラミックス基板側に転写するときに，シリコーン
樹脂が変形してしまう。そのため，バンプの形成位置が
スルーホールの位置から外れてしまうことがある。そこ
で，グリーンシートを焼結してセラミックス基板とした
後に，金属固体をろう付けする方法が考えられる。この
方法によれば，バンプの形状，及びこの厚み及びピッチ
のバラツキを少なくすることができる。

【００１３】しかし，この方法においては，使用するろ
う付け用治具が高価であること，また，熱膨張係数の差
に起因してクラックが発生することが懸念される。本発
明はかかる問題点に鑑み，バンプの形状，厚み及びピッ
チにバラツキを生ずることがない，バンプ付き回路基板
の製造方法を提供しようとするものである。

【００１４】

【課題の解決手段】本発明は，セラミックス基板と，該
セラミックス基板の表面に突設されたバンプとを有する
バンプ付き回路基板の製造方法において，セラミックス
基板形成用のグリーンシートと，該グリーンシートの焼
結温度では焼結しないバンプ形成用の未焼結シートとを
準備する準備工程と，上記未焼結シートにホールを穿設
し，該ホールにバンプ形成用の導体を充填する導体充填
工程と，上記グリーンシートの表面に配線パターンを配
置する回路形成工程と，上記グリーンシートに上記未焼
結シートを積層し，熱圧着することにより積層板を得る
積層工程と，上記積層板を上記グリーンシートが焼結す
る温度で加熱することによりセラミックス基板を得ると
共に上記導体をセラミックス基板の上に転写接合しバン
プを形成する加熱工程と，上記セラミックス基板から未
焼結シートを除去することにより上記バンプ付き回路基
板を得る除去工程とからなることを特徴とするバンプ付
き回路基板の製造方法にある。

【００１５】本発明において最も注目すべきことは，上
記未焼結シートのホール内にバンプ形成用の導体を充填
し，該未焼結シートをグリーンシート上に積層し，加熱
し，上記導体をグリーンシートに接合すると共にグリー
ンシートを焼成して，セラミックス基板となし，その後
上記未焼結シートを除去することである。

【００１６】未焼結シートは，積層工程における熱圧
着，及び加熱工程における加熱では焼結せず，膨張，収
縮等の変形が生じないものである。未焼結シートは，グ
リーンシートに積層した際，グリーンシート中に含まれ
るバインダーの蒸発を妨げないものである。未焼結シー
トは，厚み０．１〜１．０ｍｍが好ましい。厚み０．１
ｍｍ未満ではグリーンシートが焼成中に剥がれるおそれ
がある。また，厚み１．０ｍｍを越える場合には脱バイ
ンダー不足の問題がある。

【００１７】未焼結シートとしては，アルミナ，ジルコ
ニア，ムライト等のシート材とバインダーとを混合した
ものを用いる。シート材としては，アルミナが最も好ま
しい。グリーンシートは，１０００℃以下で焼結可能な
低温焼成基板用材料であることが好ましい。

【００１８】上記導体は，加熱の際に未焼結シートと接
着しないものである。導体としては，銀，銅等とバイン
ダーとを混合してペースト状にしたものを用いる。ま
た，導体は，フリットを含有していないものが好まし
い。フリットがない導体は，未焼結シートと接着しない
ので，除去工程において未焼結シートとバンプとの分離
が容易である。

【００１９】また，回路形成工程においては，グリーン
シートの表面に，導体を用いて配線パターンを形成し，
回路基板を得る。また，必要に応じて，グリーンシート
に貫通孔を設け，該貫通孔に導体を充填する。これによ
り，各セラミックス基板の配線パターンの導通を図るこ
とができる。また，除去工程においては，回路基板を叩
く，或いは未焼結シートをこする等の作業により，未焼
結シートを除去する。

【００２０】

【作用及び効果】本発明においては，グリーンシートの
焼結温度では焼結しない未焼結シートに，バンプ形成用
のホールを穿設し，該ホール内に導体を充填している。
該導体は，グリーンシートを加熱する際に，グリーンシ
ートと接着する。そのため，未焼結シートのホールに充
填された導体は，セラミックス基板の上にバンプとして
形成される。

【００２１】また，未焼結シートは，上記加熱により，
未焼結シート中のバインダーが熱分解し，非常にもろ
く，剥離し易い状態になる。そのため，除去工程におい
て，軽く回路基板をたたく，ハケでこするなどの極めて
簡素な作業で，回路基板及びバンプから未焼結シートを
容易に除去することができる。

【００２２】また，バンプ形成用の未焼結シートは，グ
リーンシートとの熱圧着，及び加熱の際には，変形しな
い。そのため，バンプの形状，及びその厚みやピッチの
バラツキがないバンプ付き回路基板を製造することがで
きる。従って，本発明によれば，バンプの形状，厚み及
びピッチにバラツキを生ずることがない，バンプ付き回
路基板の製造方法を提供することができる。

【００２３】

【実施例】実施例１ 本発明にかかる実施例について，図１〜図３を用いて説
明する。本例により製造された回路基板２は，図３
（ｂ）に示すごとく，セラミックス基板２１の上に，凸
形状のバンプ５０を形成している。回路基板２は，下か
ら順に積層されたセラミックス基板２３，２２，２１
と，スルーホール２０とを有する。

【００２４】スルーホール２０は，セラミックス基板２
１，２２に穿設された貫通孔２１５，２２５より形成さ
れている。スルーホール２０の内部には，銀ペーストよ
りなる導体５が充填されている。上記バンプ５０は，ス
ルーホール２０の真上に形成されている。セラミックス
基板２２，２３の上には，配線パターン５９が形成され
ている。

【００２５】上記バンプ付き回路基板の製造方法につい
て説明する。まず，準備工程において，図１（ａ）に示
すごとく，セラミックス基板２１，２２，２３形成用の
グリーンシート２１０，２２０，２３０と，該グリーン
シートの焼結温度では焼結しない未焼結シート１１，１
２，１３を準備する。なお，後述のごとく，この中，未
焼結シート１２が，バンプ形成用未焼結シートである。
グリーンシートは，１０００℃以下で焼結する低温焼成
基板用材料である。

【００２６】上記グリーンシートを作製するに当たって
は，まず，ＣａＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ ─ＳｉＯ₂ ─Ｂ₂ Ｏ₃ 系
ガラス６０重量％（以下，％という）とアルミナ４０％
とよりなるセラミックス基板材料の混合粉末に，溶剤，
バインダー，及び可塑剤を加え，混練して，スラリーを
作成する。次いで，常法のドクターブレード法を用い
て，上記スラリーを用いて，厚み０．３ｍｍのグリーン
シートを作成する。

【００２７】上記未焼結シートを作製するに当たって
は，アルミナ粉末をバインダーにより混合して，ペース
ト状にする。次いで，常法のドクターブレード法を用い
て，上記ペーストを用いて，厚み０．２ｍｍの未焼結シ
ートを作成する。未焼結シートは，積層工程における熱
圧着，及び加熱工程における加熱では，膨張，収縮等の
変形が生じないものである。未焼結シートは，グリーン
シートに積層した際，グリーンシート中に含まれるバイ
ンダーの蒸発を妨げないものである。

【００２８】次いで，導体充填工程において，図１
（ｂ）に示すごとく，グリーンシート２１０，２２０及
びバンプ形成用の未焼結シート１２に，貫通孔２１５，
２２５及びホール１０を穿設する。次いで，図２（ａ）
に示すごとく，貫通孔２１５，２２５及びホール１０内
に，導体５を充填する。

【００２９】導体５は，グリーンシートの加熱の際に未
焼結シートと接着しないものである。導体５としては，
フリットを含有していない銀系導体とバインダーとを混
合してペースト状にしたものを用いる。次いで，回路形
成工程において，図２（ｂ）に示すごとく，グリーンシ
ート２２０，２３０の上に配線パターン５９を形成す
る。

【００３０】次に，積層工程において，図３（ａ）に示
すごとく，押圧用未焼結シート１３，グリーンシート２
３０，２２０，２１０，バンプ形成用の未焼結シート１
２，押圧用未焼結シート１１を，下から順に積層し，位
置合わせを行い，熱圧着して，積層板を得る。上記押圧
用未焼結シート１１，１３は，導体５を充填していない
他はバンプ用未焼結シート１２と同様である。熱圧着の
条件は，温度１００℃，積層板の押圧力は５０ｋｇ／ｃ
ｍ² であり，２０秒間行う。

【００３１】次に，加熱工程において，上記グリーンシ
ートが焼結する温度で上記積層板を，最高９００℃，保
持時間２０分の条件で加熱する。これにより，グリーン
シート２３０，２２０，２１０が焼結してセラミックス
基板２３，２２，２１が得られる。また，未焼結シート
１２の導体５がセラミックス基板２１の上に転写接合さ
れて，セラミックス基板９１の上にバンプ５０が形成さ
れる。

【００３２】次に，除去工程において，未焼結シート１
１，１２，１３を，ハケで剥離，除去する。更に，上記
セラミックス基板の上に残存しているアルミナ粉末を超
音波洗浄により除去する。これにより，前記のごとく，
図３（ｂ）に示した回路基板２が得られる。

【００３３】次に，本例の作用効果につき説明する。本
例の製造方法においては，グリーンシートの焼結温度で
は焼結しない未焼結シート１２にバンプ形成用のホール
１０を穿設し，該ホール１０内に導体５を充填してい
る。導体５は，加熱工程の際に，未焼結シート１２と接
着しないで，軟化したセラミックス基板２１と接合す
る。そのため，上記導体５は，セラミックス基板２１の
上にバンプ５０を形成することができる。

【００３４】また，本例の未焼結シート１１，１２，１
３は，上記加熱により，未焼結シート中のバインダーが
加熱分解し，非常にもろく，剥離し易い状態になる。そ
のため，除去工程において，回路基板を軽くたたく，ハ
ケでこする等の極めて簡素な作業で，回路基板及びバン
プから未焼結シートを容易に除去することができる。ま
た，バンプ形成用の未焼結シート１２は，グリーンシー
トの熱圧着，及び加熱の際には，変形しないので，バン
プ５０の形状，及びその厚みやピッチのバラツキを生じ
ることがない。

【００３５】実施例２ 本例においては，図４に示すごとく，グリーンシート２
１０の上に，バンプ形成用の未焼結シート１２のみを積
層している。その他は，実施例１と同様である。本例に
おいても，実施例１と同様の効果を得ることができる。

【００３６】実施例３ 本例のバンプ付き回路基板においては，図５（ｂ）に示
すごとく，バンプ５００がスルーホール２０の口径より
も大きい。上記バンプ５００を形成するに当たっては，
図５（ａ）に示すごとく，未焼結シート１２に，スルー
ホール２０よりも大きい口径のホール１０を穿設する。
その他は，実施例１と同様である。本例においても，実
施例１と同様の効果を得ることができる。

【００３７】実施例４ 本例のバンプ付き回路基板においては，図６（ｂ）に示
すごとく，スルーホール２０の上のバンプ５０の他に
も，配線パターン５９の上にもバンプ５１を形成してい
る。また，上記回路基板２は，１層のセラミックス基板
２４からなり，該セラミックス基板２４の上には，配線
パターン５９が形成されている。貫通穴２４５はスルー
ホール２０である。その他は，実施例１と同様である。

【００３８】上記回路基板を製造するに当たっては，図
６（ａ）に示すごとく，準備工程において，グリーンシ
ート２４０と未焼結シート１１，１２，１３とを準備す
る。次いで，導体充填工程において，グリーンシート２
４０に貫通孔２４５と未焼結シート１２にホール１０，
１００を穿設し，該貫通孔及びホール内に導体５を充填
する。次いで，回路形成工程において，グリーンシート
２４０の上に，配線パターン５９を形成する。

【００３９】次に，積層工程において，図６（ａ）に示
すごとく，押圧用の未焼結シート１３，グリーンシート
２４０，バンプ形成用の未焼結シート１２，押圧用の未
焼結シート１１を下から順に積層する。以下，実施例１
と同様の方法により回路基板を製造する。本例において
も，実施例１と同様の効果を得ることができる。

【００４０】実施例５ 上記バンプ付き回路基板（実施例１〜３）について，バ
ンプの厚み，ピッチ，及びバンプを被実装体のパッドに
半田を介して接続したときの接続信頼性について評価し
た。尚，比較例として，グリーンシート２１０，２２
０，２３０にそれぞれ貫通孔２１５，２２５，２３５を
穿設し，該貫通孔内に導体５を充填し，次いで，これら
を熱圧着して積層板を得た。その後，該積層板の上に導
体５を５回繰り返して印刷し，バンプ５０を形成した
（図９（ｃ）参照）。

【００４１】その他は，実施例１と同様である。上記評
価結果を表１に示す。同表において，バンプ高さのバラ
ツキは，バンプの高さの最大値の差の絶対値を意味す
る。バンプピッチバラツキは，（最大値−最小値）×１
００／（２×平均値）により算出する。半田付け不良
は，バンプとパッドとの接続不良を意味する。

【００４２】表１より知られるごとく，実施例１〜３
は，バンプ高さバラツキが２１μｍ以下，バンプピッチ
バラツキが０．１１％以下であり，半田付け不良は発生
しなかった。尚，比較例は，上記評価において，実施例
１〜３に比して著しくバラツキが大きく，半田付け不良
も発生した。

【００４３】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の製造方法を示す製造工程説明図。

【図２】図１に続く，製造工程説明図。

【図３】図２に続く，製造工程説明図。

【図４】実施例２の製造方法を示す製造工程説明図。

【図５】実施例３の製造方法を示す製造工程説明図。

【図６】実施例４の製造方法を示す製造工程説明図。

【図７】バンプ付き回路基板に電子部品が実装された状
態を示す説明図。

【図８】バンプ付き回路基板がマザーボードに実装され
た状態を示す説明図。

【図９】従来例の製造方法を示す製造工程説明図。

【図１０】従来例にかかる，印刷方法によりバンプを形
成したバンプ付き回路基板が，マザーボードに実装され
た不良状態を示す説明図。

【図１１】従来例にかかる，印刷方法によりバンプを形
成したバンプ付き回路基板が，マザーボードに実装され
た他の不良状態を示す説明図。

【符号の説明】

１０．．．ホール， １２．．．バンプ形成用の未焼結シート， １１，１３．．．押圧用の未焼結シート， ２．．．バンプ付き回路基板， ２０．．．スルーホール， ２１，２２，２３，２４．．．セラミックス基板， ２１０，２２０，２３０，２４０．．．グリーンシー
ト， ２１５，２２５，２３５，２４５．．．貫通孔， ５．．．導体， ５０，５００，５１．．．バンプ， ５９．．．配線パターン，

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックス基板と，該セラミックス基
   板の表面に突設されたバンプとを有するバンプ付き回路
   基板の製造方法において， セラミックス基板形成用のグリーンシートと，該グリー
   ンシートの焼結温度では焼結しないバンプ形成用の未焼
   結シートとを準備する準備工程と， 上記未焼結シートにホールを穿設し，該ホールにバンプ
   形成用の導体を充填する導体充填工程と， 上記グリーンシートの表面に配線パターンを配置する回
   路形成工程と， 上記グリーンシートに上記未焼結シートを積層し，熱圧
   着することにより積層板を得る積層工程と， 上記積層板を上記グリーンシートが焼結する温度で加熱
   することによりセラミックス基板を得ると共に上記導体
   をセラミックス基板の上に転写接合しバンプを形成する
   加熱工程と， 上記セラミックス基板から未焼結シートを除去すること
   により上記バンプ付き回路基板を得る除去工程とからな
   ることを特徴とするバンプ付き回路基板の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記グリーンシート
   は，１０００℃以下で焼結可能な低温焼成基板用材料で
   あることを特徴とするバンプ付き回路基板の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において，上記未焼結シ
   ートは，アルミナ粉末と有機バインダーとよりなるアル
   ミナシートであることを特徴とするバンプ付き回路基板
   の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１において，上記導体は，フリッ
   トを含有していないことを特徴とするバンプ付き回路基
   板の製造方法。