CN1242603A

CN1242603A - 用于凸点焊接的布线板及制造方法和其组装的半导体器件

Info

Publication number: CN1242603A
Application number: CN 99110139
Authority: CN
Inventors: 神田荣三郎; 下地匠
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2000-01-26

Abstract

用于凸点焊接的布线板,防止了凸点和布线间发生断连,凸点高度偏差小,生产率优异。在导电层的一个表面上形成凸点,腐蚀暴露的导电层,形成布线图形。如果必要,在去掉了布线图形上的抗蚀剂后,在布线图形侧的整个表面上提供保护抗蚀层,曝光并显影,暴露凸点的表面,然后固化保护抗蚀层。然后通过在需要的部位从绝缘层侧表面腐蚀形成通孔,并金属镀敷通孔的暴露底面和凸点的表面。

Description

用于凸点焊接的布线板及制造方法和其组装的半导体器件

本发明涉及一种用于半导体封装的凸点焊接的布线板，其可用于各种电子设备，还涉及由该布线板组装的半导体器件及用于凸点焊接的布线板的制造方法。

为了满足近来对电子设备的小型化和减轻重量的要求，半导体封装的构形从使用金丝电连接半导体封装与布线板的金属丝焊接型，向着更有利于小型化的凸点焊接型转化。在这种凸点焊接型半导体封装中，半导体芯片和半导体芯片安装于其上的布线材料间的电连接通过半导体芯片的电极焊盘和形成于芯片安装于其上的布线材料上的凸点实现。

一般情况下，关于具有这种凸点的布线材料，在由具有提供在一个表面上的如铜箔等导电层的聚酰亚胺膜构成的材料的导电层的表面上施加光致抗蚀剂，并用所需图形的掩模掩蔽，曝光、显影，得到腐蚀图形，然后腐蚀导电层，得到需要的布线图形。接着，用准分子激光器、碳酸气体等从聚酰亚胺膜一侧照射，从而形成要求直径的通孔。

然后，在布线图形一侧上，形成绝缘树脂膜，掩蔽布线图形，然后从暴露在通孔底部的导电层的表面生长铜镀层，形成凸点。然后，激光照射绝缘树脂膜，形成外部端子的通孔。最后，为方便与半导体芯片的电极焊盘的焊接，在用于外部端子的通孔的底部的暴露铜表面上和凸点表面上镀金。

为将通过上述工艺得到的布线材料焊接到半导体芯片上，采用热压法或与超声波结合的热压法，除此之外，在用于形成外部端子的通孔中形成焊料凸点，用于安装到印刷布线板上。

然而，根据上述常规制造方法，由于晶界不连续部分发生在作为铜布线的原材料的铜箔与镀敷形成的凸点间的界面处，所以存在着在凸点和布线由于与半导体芯片焊接时产生的应力而在该界面上趋于分离时易发生断连的问题。

此外，由于从通孔的底部生长金属镀层来形成凸点，所以镀层的厚度必须至少等于或大于作为绝缘树脂层的聚酰亚胺膜的厚度，这样需要很长时间进行金属镀敷工艺，阻碍了生产率的提高。

另外，由于凸点通过金属镀敷生长，所以不可能降低凸点高度上的偏差。

本发明是在考虑了上述情况下作出的，其目有是提供一种用于凸点焊接的布线板，能够防止凸点和布线间断连，具有很小的凸点高度偏差，和优异的生产率，还提供利用该布线板组装的半导体器件及用于凸点焊接的布线板的制造方法。

为了解决上述问题，根据本发明第一模式，用于凸点焊接的布线板包括绝缘层，设置在绝缘层的一个表面上的布线层，在需要的位置处具有集成凸点，及设置在绝缘层的所说一个表面上的保护抗蚀层，凸点的表面露出，并且其中在绝缘层的另一表面上设置通孔。

另外，根据本发明第二模式，半导体器件的特征在于，利用具有上述构形的用于凸点焊接的布线板进行组装。

另外，根据本发明第三模式，用于凸点焊接的布线板的制造方法包括以下步骤：

(a)在设置于绝缘层的一个表面上的导电层的表面上提供第一抗蚀层；

(b)进行曝光和显影，去除除凸点形成区外的区域中的第一抗蚀层；

(c)在暴露的导电层上进行半腐蚀，形成凸点；

(d)在导电层上提供第二抗蚀层；

(e)对暴露的导电层进行曝光、显影和腐蚀，形成布线图形；

(f)在布线图形一侧的整个表面上提供保护抗蚀层；

(g)进行曝光和显影，使凸点的表面暴露，并固化保护抗蚀层；

(h)在绝缘层的另一表面上提供第三抗蚀层；

(i)对第三抗蚀层进行曝光和显影，形成腐蚀图形；及

(j)通过腐蚀暴露的绝缘层，形成通孔；

其中腐蚀暴露的绝缘层形成通孔后，在通孔暴露的底面处的导电层表面上和凸点表面上施加金属镀层，导电层为铜，绝缘层为聚酰亚胺膜。

图1是根据本发明的用于凸点焊接的布线板的一个实施例的剖面图。

下面结合附图介绍本发明。

图1是展示根据本发明第一实施例用于凸点焊接的布线板的示图，该布线板是这样构成的，在如聚酰亚胺膜等绝缘层1的一个表面上，提供由铜等构成的布线层3，该层在要求位置具有作为其整体部分的凸点2，在设置于绝缘层1的一个表面上的布线层3一侧上，提供保护抗蚀层4，使凸点2的表面露出，在绝缘层1一侧的绝缘层1的另一表面上提供通孔5，最好是这样构成，凸点2的表面和通孔5的底面用金或银镀层2-1和5-1金属镀敷。

另外，利用根据本发明用于凸点焊接的布线板，可以通过以与常规方法相同的方式焊接半导体芯片和凸点，并用焊料球填充通孔，由此焊接到印刷布线板上，从而极容易地组装半导体器件。

接着，介绍根据本发明用于凸点焊接的布线板的制造方法。

首先，利用铜-聚酰亚胺基片，其中如聚酰亚胺膜等绝缘层最好具有由层叠于其一个表面上的铜箔构成的导电层，在铜箔一侧的基片表面上层叠干膜抗蚀层。

接着，掩蔽干膜抗蚀层，通过照射UV束曝光，显影，然后将除其上将形成凸点的部位外的区域中的干膜抗蚀层去除。

半腐蚀以此方式暴露的铜箔等导电层，形成凸点。

然后，通过层叠在导电层侧上提供与上述类似的抗蚀膜，但如果需要，要求事先去掉凸点上的干膜抗蚀层。

用具有需要的布线图形的掩模掩蔽层叠的抗蚀层，并通过照射UV束曝光，然后腐蚀显影后暴露的导电层，形成布线图形。

另外，例如通过真空层压，在布线图形侧的整个表面上层叠干膜抗蚀剂，形成保护抗蚀层，但如果需要，要求在此之前去掉布线图形上以前形成的抗蚀层。

然后，曝光并显影保护抗蚀层，去掉凸点上的干膜抗蚀剂，此后，固化保护抗蚀层。

关于用作保护抗蚀层的抗蚀层，可以采用施加液态型的方法，或通过层叠等层叠事先形成的作为树脂膜的干膜的方法，然而，从容易形成具有均匀厚度的膜来说，优选采用干膜抗蚀剂。

此后，通过层叠在作为铜-聚酰亚胺基片的绝缘层的聚酰亚胺表面上提供干膜抗蚀层。

此时，优选还在布线图形侧的整个表面上提供类似的干膜蚀剂层，以便在随后的腐蚀工艺中保护凸点。

接着，掩蔽上述干膜抗蚀层，曝光并显影，在绝缘层上形成腐蚀图形。

腐蚀作为绝缘层的暴露的聚酰亚胺，形成通孔。

根据本发明，通过进行这些工艺，可以制造用于凸点焊接的布线板。

另外，在本发明中，要求在如上形成的通孔的底面的导电层的表面上和凸点的表面上施加金属镀层，此时，可以按需要选择如银镀层或金镀层等镀层。

如上所述，根据本发明，由于凸点和布线利用相同的导电层整体构成，所以凸点和布线间不会产生晶界的不连续部分，另外，由于利用半腐蚀进行凸点的形成，不需要常规方法所需要的费时金属镀敷工艺，所以可以具有极优异的生产率。

以下与比较例一起介绍本发明的实施例。

例子：

首先，在铜-聚酰亚胺基片的铜箔侧上层叠厚度为15微米的碱性显影型负干膜抗蚀剂，所说铜-聚酰亚胺基片包括厚50微米，宽35毫米，长20厘米的聚酰亚胺膜，其一个表面上有厚25微米的铜箔，掩蔽抗蚀层，通过以200mJ的强度照射UV束曝光，并显影，从而在长度方向以19毫米的间隔形成图形，在铜聚酰亚胺基片的铜箔的宽度方向上，每个图形以120微米的间隔形成200个凸点。

接着，使铜箔的暴露区域与由市售二氯化铜构成的40℃的腐蚀液接触，半腐蚀铜箔的该区域，形成凸点，此后，用氢氧化钠溶液剥离凸点上的腐蚀抗蚀层，并去除之。

另外，在铜箔侧层叠与如上所述相同类型的干膜抗蚀层，用具有要求图形的掩模掩蔽，类似地进行曝光和显影，从而形成布线图形。

接着，以与上述相同的方式，腐蚀铜箔，形成布线图形，然后剥离并去掉腐蚀抗蚀层。

然后，利用真空层压法，在布线图形侧上的整个表面上层叠35微米厚的碱性显影型干膜抗蚀剂。然后曝光和显影该层叠的干膜抗蚀层，去掉凸点表面上的干膜抗蚀层，然后通过将基片加热到170℃，固化处理剩余的干膜抗蚀层。

然后，在布线图形侧和聚酰亚胺膜侧上层叠耐强碱的厚25微米的干膜抗蚀层，用给定的掩模掩蔽基片的聚酰亚胺侧上抗蚀层的表面，曝光并显影，形成直径为220微米的开口，并通过腐蚀聚酰亚胺膜的暴露部分形成通孔。然后，去除两侧面上的其余抗蚀层。

最后，利用市售的氰类金镀敷溶液，电镀厚约2微米的金，镀敷通孔的底面和凸点表面。

在利用放大倍数为400的光学显微镜观察通过上述工艺得到的用于凸点焊接的布线板的凸点时，发现，所得凸点具有不规则四边形剖面。另外，在300℃和持续时间为30秒的条件下，用100gf/凸点的负载热压焊接到布线板上后，进行破坏性检验，针对凸点和布线间的断连问题考察用于凸点焊接的该布线板，没有观察到断连。

比较例：

在铜-聚酰亚胺基片的铜箔侧上层叠碱性显影型负干膜抗蚀剂，从而形成抗蚀层，所说基片由厚30微米、宽5毫米和长20厘米的聚酰亚胺膜构成，其一个表面上具有厚18微米的铜箔，掩蔽抗蚀层，通过在200mJ强度下照射UV束曝光，并显影，以形成布线图形。

此后，利用由二氯化铜构成的腐蚀溶液，在45℃腐蚀铜箔的暴露区，形成布线图形，此后，剥离并去掉腐蚀抗蚀层。

接着，从铜-聚酰亚胺基片的聚酰亚胺侧照射氩激光，形成直径为50微米的通孔，铜箔在该通孔的底部露出。

在布线图形侧施加丙烯酸树脂作为金属镀层的保护膜，并干燥后，利用硫酸类腐蚀溶液对通孔底部的铜箔表面进行清洗，随后，利用硫酸铜镀敷溶液，进行0.5小时的电镀，形成凸点。然后，利用酮类溶剂，溶解并去除丙烯酸树脂。

另外，在布线图形侧的整个表面上印刷碱性显影型焊料抗蚀剂，并用特定的掩模掩蔽，曝光并显影，提供200微米的开口部分，然后将基片加热到170℃，固化焊料抗蚀层。最后，利用市售氰类金镀敷溶液，电镀2微米厚的金，在布线图形侧上的抗蚀层的开口部分和凸点表面上镀金。

在300℃和持续时间为30小时的条件下，用100gf/凸点的负载热压焊接到布线板上后，进行破坏性检验，针对凸点和布线间的断连问题考察以该方式得到的用于凸点焊接的该布线板，发现832个凸点中有9个凸点失效。

如上所述，根据本发明，由于在通过半腐蚀铜箔形成用于凸点焊接的布线板的凸点后，腐蚀形成布线，可以有效地形成凸点，在凸点和布线间没有产生晶界的不连续部分，另外，由于对铜箔进行半腐蚀形成均匀厚度的凸点，所以可以得到凸点高度具有很小偏差的布线板。

Claims

1.一种用于凸点焊接的布线板，包括：绝缘层，设置在所说绝缘层的一个表面上的布线层，其在需要的部位具有集成凸点，及设置在绝缘层的所说一个表面上的保护抗蚀层，以使所说凸点的表面露出，其中在所说绝缘层的另一表面上设置通孔。

2.根据权利要求1的用于凸点焊接的布线板，其中所说凸点的表面和所说通孔的底面镀敷了金属。

3.一种用权利要求1或2所述的用于凸点焊接的布线板组装的半导体器件。

4.一种用于凸点焊接的布线板的制造方法，包括以下步骤：

(b)进行曝光和显影，去除除凸点形成区外的区域中的所说第一抗蚀层；

(c)在暴露的导电层上进行半腐蚀，形成凸点；

(d)在所说导电层上提供第二抗蚀层；

(e)进行曝光和显影，通过腐蚀暴露的所说导电层形成布线图形；

(f)在所说布线图形一侧上的整个表面上提供保护抗蚀层；

(g)进行曝光和显影，使所说凸点的表面露出，并固化保护抗蚀层；

(h)在所说绝缘层的另一表面上提供第三抗蚀层；

(i)对第三抗蚀层进行曝光和显影，形成腐蚀图形；及

(j)腐蚀暴露的绝缘层形成通孔。

5.根据权利要求4的用于凸点焊接的布线板的制造方法，其中腐蚀所说暴露的绝缘层形成通孔后，金属镀敷通孔底面的导电层的暴露表面和凸点表面。

6.根据权利要求4或5的用于凸点焊接的布线板的制造方法，其中所说导电层是铜，所说绝缘层为聚酰亚胺膜。