JP2000082761A - バンプ接合用配線板、該配線板により組み立てられた半導体装置およびバンプ接合用配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バンプと配線間での断線の発生を防止でき、
バンプの高さのばらつきが小さく、かつ生産性に優れた
バンプ接合用配線板、該配線板により組み立てられた半
導体装置およびバンプ接合用配線板の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 その一表面に導電層が設けられた絶縁層
を用いてバンプ接合用配線板を製造するに際し、まず導
電層の一表面に第１のレジスト層を設け、露光、現像
し、バンプ形成部位以外の部分の第１のレジスト層を除
去し、導電層をハーフエッチングしてバンプを形成し、
ついで必要に応じて第１のレジスト層を除去した後、第
２のレジスト層を設けて露光、現像し、露出した導電層
をエッチングして配線パターンを形成する。その後必要
に応じて配線パターン上のレジスト層除去した後に配線
パターン側全面に保護レジスト層を設け、露光、現像し
てバンプ表面を露出させ、保護レジスト層を硬化させ
る。そして絶縁層側の表面より該絶縁層の所望部にエッ
チングによりビアホールを形成し、ついで露出したビア
ホールの底面とバンプの表面とにメッキを施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種電気機器に使用
する半導体パッケージに用いるバンプ接合用配線板、該
配線板により組み立てられた半導体装置およびバンプ接
合用配線板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の小型、軽量化の要求に
応えるべく、半導体パッケージの形態は半導体パッケー
ジと配線基板の電気的接続に金線を用いるワイヤボンデ
ィングタイプから、より小型化に有利なバンプボンディ
ングタイプに移行しつつある。このバンプボンディング
タイプの半導体パッケージでは、半導体チップとこれを
搭載する配線材料との電気的接続を、半導体チップの電
極パッドと半導体チップを搭載する配線材料に形成した
突起電極（バンプ）とを介して行っている。

【０００３】従来、このようなバンプを有する配線材料
は、例えば片面に銅箔などの導電層が設けられたポリイ
ミドフィルムからなる材料の導電層表面にホトレジスト
を塗布し、所望のパターンのマスクでマスキングして露
光し、現像してエッチングパターンを得、ついで導電層
をエッチングして所望の配線パターンを得る。つぎにポ
リイミドフィルム側からエキシマや炭酸ガスなどのレー
ザーを照射して、所望径のビアホールを形成する。

【０００４】その後、配線パターン側に絶縁樹脂膜を形
成して配線パターンをマスクキングし、銅メッキにより
ビアホール底部の導電層の露出面からメッキを成長させ
てバンプを形成する。ついで絶縁樹脂膜にレーザーを当
てて外部端子用のビアホールを形成する。最後に半導体
チップの電極パッドとの接合を容易にするために、外部
端子用のビアホール底部の銅露出面とバンプ表面に金メ
ッキを行う。このような工程により得られた配線材料と
半導体チップとを接合するには、熱圧着法または超音波
併用熱圧着法を用い、かつ外部端子形成用のビアホール
にはんだバンプを形成してプリント配線板などに搭載す
るものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
ような従来の製造方法によると、銅配線の原材料である
銅箔とメッキにより形成されるバンプとの界面に結晶粒
界の不連続部分が生ずるため、半導体チップとの接合時
において発生する応力などにより該界面でバンプと配線
とが剥離し、断線不良が発生し易いといった問題があっ
た。またビアホールの底部からメッキを成長させてバン
プを形成するので、少なくとも絶縁樹脂層であるポリイ
ミドフィルムの厚さ以上のメッキを施さなければなら
ず、メッキ工程において長時間が必要となり生産性を高
めることができなかった。さらにメッキによりバンプを
形成するために該バンプの高さのばらつきを小さくする
ことができなかった。

【０００６】本発明はこのような上記状況に鑑みてなさ
れたものであり、バンプと配線間での断線の発生を防止
でき、バンプの高さのばらつきが小さく、かつ生産性に
優れたバンプ接合用配線板、該配線板により組み立てら
れた半導体装置およびバンプ接合用配線板の製造方法を
提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の第１の実施態様に係るバンプ接合用配線板は、
絶縁層と、該絶縁層の一表面側に設けられ所望部に一体
のバンプを有する配線層と、該バンプの表面を露出せし
めて前記絶縁層の一表面に設けられた保護レジスト層と
からなり、前記絶縁層の他の表面側にビアホールを設け
てなることを特徴とするものである。

【０００８】また本発明の第２の実施態様に係る半導体
装置は、前記した構成を有するバンプ接合用配線板を用
いて組み立てられたことを特徴とするものである。

【０００９】さらに本発明の第３の実施態様に係るバン
プ接合用配線板の製造方法は、（ａ）絶縁層の一表面に
設けられた導電層表面に第１のレジスト層を設ける工程
と、（ｂ）露光、現像してバンプの形成部以外の部分の
前記第１のレジスト層を除去する工程と、（ｃ）露出し
た導電層をハーフエッチングしてバンプを形成する工程
と、（ｄ）前記導電層に第２のレジスト層を設ける工程
と、（ｅ）露光、現像し、露出した前記導電層をエッチ
ングして配線パターンを形成する工程と、（ｆ）前記配
線パターン側の全面に保護レジスト層を設ける工程と、
（ｇ）露光、現像してバンプの表面を露出させ、保護レ
ジスト層を硬化させる工程と、（ｈ）前記絶縁層の他の
表面に第３のレジスト層を設ける工程と、（ｉ）該第３
のレジスト層を露光、現像してエッチングパターンを形
成する工程と、（ｊ）露出した絶縁層をエッチングして
ビアホールを形成する工程と、からなることを特徴とす
るものであり、さらに前記露出した絶縁層をエッチング
してビアホールを形成した後、露出したビアホールの底
面の導体層表面とバンプの表面とにメッキを施し、かつ
前記導電層が銅、また絶縁層がポリイミドフィルムであ
ることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明を添付図面に基づいて
説明する。図１は本発明に係る第１に実施態様のバンプ
接合用配線板を示す概略説明図であって、ポリイミドの
ような絶縁層１の一表面に所望部にバンプ２を一体とし
て有する銅などからなる配線層３が設けられ、前記絶縁
層１の一表面に設けられた前記配線層３側に前記バンプ
２の表面を露出せしめて保護レジスト層４を設け、さら
に前記絶縁層１の他の表面の該絶縁層１側にビアホール
５が設けられてなるものであり、好ましくは前記バンプ
２の表面とビアホール５の底面にそれぞれ金または銀な
どのメッキ２−１、５−１が施されて構成されているも
のである。

【００１１】さらに本発明に係るバンプ接合用配線板を
用いることによって、従来の方法と同様にして半導体チ
ップとバンプを接合し、かつビアホールにはんだボール
を充填してこれを介してプリント配線板などと接合する
ことにより半導体装置をきわめて容易に組み立てること
ができるものである。

【００１２】つぎに本発明に係るバンプ接合用配線板の
製造工程を説明すると、以下の通りである。まずポリイ
ミドフィルムのような絶縁層の一表面に好適には銅箔か
らなる導電層がラミネートされた銅ポリイミド基板を用
いて該基板の前記銅箔側の表面にラミネートによりドラ
イフィルム型レジスト層を設ける。つぎに該ドライフィ
ルム型レジスト層をマスキングして紫外線を照射するこ
とにより露光し、現像してバンプが形成される部位以外
の部分のドライフィルム型レジスト層を除去する。この
ようにして露出した銅箔などの導電層をハーフエッチン
グすることによりバンプを形成する。

【００１３】つぎに前記導電層側に前記と同様のレジス
ト層をラミネートにより設けるが、必要に応じて前記バ
ンプ上のドライフィルム型レジスト層を予め除去してお
くことが好ましい。そしてラミネートされたレジスト層
を所望の配線パターンを有するマスクによりマスキング
して紫外線を照射することにより露光し、現像して露出
した導電層をエッチングして配線パターンを形成する。
さらに該配線パターン側の全面にドライフィルム型レジ
ストを、例えば真空ラミネートなどで貼り合わせて保護
レジスト層を形成するが、必要に応じて前記配線パター
ン上の前記レジスト層を予め除去しておくことが好まし
い。

【００１４】ついで該保護レジスト層を露光および現像
して前記バンプ上のドライフィルム型レジストを除去
し、その後前記保護レジスト層を硬化させる。なお保護
レジストとして用いるレジスト層としては、液状のもの
を塗布する方法あるいは予め樹脂フィルムとして形成さ
れたドライフィルムをラミネートにより貼り合わせる方
法などが使用できるが、均一な膜厚を形成し易い点では
ドライフィルム型レジストが推奨される。

【００１５】引き続いて銅ポリイミド基板の絶縁層であ
るポリイミドの表面にはドライフィルム型レジスト層を
ラミネートにより設ける。この際、配線パターン側の全
面にも同様なドライフィルム型レジスト層を設けてお
き、後に行うエッチングからバンプを保護しておくこと
が好ましい。ついで前記ドライフィルム型レジスト層を
マスキングして露光し、現像して絶縁相にエッチングパ
ターンを形成する。

【００１６】そして露出した絶縁層であるポリイミドを
エッチングしてビアホールを形成する。本発明ではこの
ような工程を経ることによりバンプ接合用配線板を製造
することができる。さらに本発明では、前記のようにし
て形成されたビアホールの底面の導体層表面とバンプの
表面とにメッキを施すことが好ましいが、この際に使用
されるメッキは銀メッキ、金メッキなど所望のものが選
択できる。

【００１７】このように本発明の方法によればバンプと
配線とは同じ導体層により一体的に構成されるため、バ
ンプと配線間に結晶粒界の不連続部分が発生することが
なく、またバンプの形成はハーフエッチングにより行わ
れるため、従来必要であった長時間のメッキ工程が不要
となり、極めて優れた生産性を発揮できるものである。

【００１８】

【実施例】つぎに本発明の実施例を比較例とともに説明
する。 ［実施例］先ず、片面に厚さ２５μｍの銅箔が設けられ
た厚さ５０μｍ、幅３５ｍｍ、長さ２０ｃｍのポリイミ
ドフィルムからなる銅ポリイミド基板の銅箔側にネガ型
でアルカリ現像タイプの厚さ１５μｍのドライフィルム
型レジストをラミネートしてレジスト層を形成し、該レ
ジスト層にマスキングして強度２００ｍＪの紫外線を照
射して露光し、現像して銅ポリイミド基板の銅箔の幅方
向に１２０μｍの間隔で２００個のバンプ形成用のパタ
ーンを長さ方向に１９ｍｍ間隔で形成した。ついで露出
している銅箔部を温度４０℃の市販の塩化第二銅から構
成されるエッチング溶液に接触させて銅箔部をハーフエ
ッチングしてバンプを形成し、その後バンプ上のエッチ
ングレジスト層を水酸化ナトリウム溶液により剥離して
除去した。さらに銅箔側に上記と同様のドライフィルム
型レジスト層をラミネートして所望の配線パターンを有
するマスクでマスキングし、同様に露光し、現像して配
線パターンを形成した。

【００１９】つぎに上記と同様にして銅箔をエッチング
して配線パターンを形成し、ついでエッチングレジスト
層を剥離、除去した。その後配線パターン側全面に厚さ
３５μｍのアルカリ現像タイプのドライフィルム型レジ
ストを真空ラミネート法により貼り合わせた。その後貼
り合わせたドライフィルム型レジスト層に露光および現
像を行い、バンプ表面のドライフィルム型レジスト層を
除去し、ついで基板を１７０℃に加熱して残ったドライ
フィルム型レジスト層の硬化処理を行った。

【００２０】その後配線パターン側とポリイミドフィル
ム側との両面に厚さ２５μｍのアルカリに強いドライフ
ィルム型レジスト層をラミネートし、基板のポリイミド
側のレジスト層面を所定のマスクによりマスキングし、
露光し、現像し、直径２２０μｍの開口部を設け、露出
したポリイミドフィルム部をエッチングしてビアホール
を形成した。その後残った両面のレジスト層を除去し
た。そして最後にビアホールの底面およびバンプの表面
に市販のシアン系金メッキ液を用いて厚さ約２μｍの電
気金メッキを施した。

【００２１】上記工程により得られたバンプ接合用配線
板のバンプを４００倍の光学顕微鏡により観察を行った
結果、断面が台形状の形をしたバンプが得られているこ
とが分った。さらにこのバンプ接合用配線板を荷重１０
０ｇｆ／ｂｕｍｐ、温度３００℃、３０秒間でプリント
配線板に熱圧着を行なった後、破壊検査によりバンプと
配線間の断線を調べたが、断線は発生していなかった。

【００２２】［比較例］片面に厚さ１８μｍの銅箔が設
けられた厚さ３０μｍ、幅３５ｍｍ、長さ２０ｃｍのポ
リイミドフィルムからなる銅ポリイミド基板の銅箔側に
ネガ型アルカリ現像タイプのドライフィルム型レジスト
をラミネートしてレジスト層を形成し、該レジスト層を
マスキングして２００ｍＪの紫外線を照射して露光し、
現像して配線パターンを形成した。

【００２３】続いて露出している銅箔部を塩化第二銅か
ら構成されるエッチング溶液により温度４５℃でエッチ
ングして配線パターンを形成し、その後エッチングレジ
スト層を剥離、除去した。つぎに銅ポリイミド基板のポ
リイミドフィルム側からアルゴンレーザーを照射し、直
径５０μｍのビアホールを形成して該ビアホールの底部
に銅箔を露出させた。そして配線パターン側にメッキの
保護膜としてアクリル樹脂を塗布して乾燥させた後、硫
酸系のエッチング液でビアホールの底部の銅箔表面の洗
浄を行い、ついで硫酸銅メッキ液を用いて０．５時間の
間電気メッキしてバンプを形成した。その後ケトン系の
溶剤を用いてアクリル樹脂保護膜を溶解、除去した。さ
らに配線部パターン側全面にアルカリ現像タイプのソル
ダーレジストを印刷し、所定のマスクによりマスキング
して露光し、現像して２２０μｍの開口部を設け、つい
で基板を１７０℃に加熱して前記ソルダーレジスト層の
硬化を行った。そして最後に配線パターン側のレジスト
層の開口部およびバンプの表面に市販のシアン金メッキ
液を用いて厚さ２μｍの電気金メッキを施した。

【００２４】このようにして得られたバンプ接合用配線
板を荷重１００ｇｆ／ｂｕｍｐ、温度３００℃、３０時
間で配線板に熱圧着した後、破壊検査によりバンプと配
線間の断線を調べた結果、バンプ数８３２個に対して９
個のバンプで不良が発生した。

【００２５】

【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、バンプ
接合用配線板のバンプの形成を銅箔のハーフエッチング
により行った後、エッチングにより配線形成を実施する
ので効率よくバンプ形成が行え、バンプと配線の間に結
晶粒界の不連続部が発生することがなく、また厚さが一
定である銅箔にハーフエッチングを行ってバンプを形成
するために、高さのばらつきが小さいバンプを有する配
線板を得ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバンプ接合用配線板の一実施例の
断面図である。

【符号の説明】

１ 絶縁層 ２ バンプ ２−１ メッキ ３ 配線層 ４ 保護レジスト層 ５ ビアホール ５−１ メッキ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁層と、該絶縁層の一表面側に設けら
   れ所望部に一体のバンプを有する配線層と、該バンプの
   表面を露出せしめて前記絶縁層の一表面に設けられた保
   護レジスト層とからなり、前記絶縁層の他の表面側にビ
   アホールを設けてなることを特徴とするバンプ接合用配
   線板。
2. 【請求項２】 前記バンプの表面とビアホールの底面と
   にメッキが施されていることを特徴とする請求項１記載
   のバンプ接合用配線板。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のバンプ接合用配
   線板を用いて組み立てられたことを特徴とする半導体装
   置。
4. 【請求項４】（ａ）絶縁層の一表面に設けられた導電層
   表面に第１のレジスト層を設ける工程と、 （ｂ）露光、現像してバンプの形成部以外の部分の前記
   第１のレジスト層を除去する工程と、 （ｃ）露出した導電層をハーフエッチングしてバンプを
   形成する工程と、 （ｄ）前記導電層に第２のレジスト層を設ける工程と、 （ｅ）露光、現像し、露出した前記導電層をエッチング
   して配線パターンを形成する工程と、 （ｆ）前記配線パターン側の全面に保護レジスト層を設
   ける工程と、 （ｇ）露光、現像して前記バンプの表面を露出させ、保
   護レジスト層を硬化させる工程と、 （ｈ）前記絶縁層の他の表面に第３のレジスト層を設け
   る工程と、 （ｉ）該第３のレジスト層を露光、現像してエッチング
   パターンを形成する工程と、 （ｊ）露出した絶縁層をエッチングしてビアホールを形
   成する工程と、 からなることを特徴とするバンプ接合用配線板の製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記露出した絶縁層をエッチングしてビ
   アホールを形成した後、露出したビアホールの底面の導
   体層表面とバンプの表面とにメッキを施すことを特徴と
   する請求項４記載のバンプ接合用配線板の製造方法。
6. 【請求項６】 前記導電層が銅、また絶縁層がポリイミ
   ドフィルムであることを特徴とする請求項４または５記
   載のバンプ接合用配線板の製造方法。