JP2000312068A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents
配線基板およびその製造方法Info
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- JP2000312068A JP2000312068A JP11120384A JP12038499A JP2000312068A JP 2000312068 A JP2000312068 A JP 2000312068A JP 11120384 A JP11120384 A JP 11120384A JP 12038499 A JP12038499 A JP 12038499A JP 2000312068 A JP2000312068 A JP 2000312068A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、高温多湿雰囲気中で放置されても、
優れた接続信頼性を有するフリップチップ実装あるいは
ＢＧＡ実装に適した有機系の配線基板とその製造方法を
提供する。 【解決手段】熱硬化性有機樹脂を含有する絶縁基板の表
面および／または裏面に他の電気回路と接続するされる
複数の接続パッド３、６が形成されてなるとともに、該
接続パッド３、６以外の絶縁基板１の表面および裏面に
熱硬化性樹脂を含む保護層７が被着形成されてなる配線
基板において、保護層７を絶縁基板１との２０〜２００
℃における熱膨張差が２０ｐｐｍ／℃以下であり、且つ
吸水率が０．５％以下の絶縁材料、特に、ポリフェニレ
ンエーテル樹脂を含有し、また、シリカ、アルミナ、炭
化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウムなどの無機質フィ
ラーを３０体積％以上の割合で含有する絶縁材料によっ
て形成する。
優れた接続信頼性を有するフリップチップ実装あるいは
ＢＧＡ実装に適した有機系の配線基板とその製造方法を
提供する。 【解決手段】熱硬化性有機樹脂を含有する絶縁基板の表
面および／または裏面に他の電気回路と接続するされる
複数の接続パッド３、６が形成されてなるとともに、該
接続パッド３、６以外の絶縁基板１の表面および裏面に
熱硬化性樹脂を含む保護層７が被着形成されてなる配線
基板において、保護層７を絶縁基板１との２０〜２００
℃における熱膨張差が２０ｐｐｍ／℃以下であり、且つ
吸水率が０．５％以下の絶縁材料、特に、ポリフェニレ
ンエーテル樹脂を含有し、また、シリカ、アルミナ、炭
化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウムなどの無機質フィ
ラーを３０体積％以上の割合で含有する絶縁材料によっ
て形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体素
子収納用パッケージなどに適した、少なくとも有機樹脂
を含む絶縁基板を具備した配線基板およびその製造方法
に関するもので、半導体素子のフリップチップ実装やボ
ールグリッドアレイ（ＢＧＡ）等による実装に適した配
線基板に関するものである。
子収納用パッケージなどに適した、少なくとも有機樹脂
を含む絶縁基板を具備した配線基板およびその製造方法
に関するもので、半導体素子のフリップチップ実装やボ
ールグリッドアレイ（ＢＧＡ）等による実装に適した配
線基板に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来、半導体素子をフリップチップ実装す
る有機系配線基板としては、有機樹脂を含む絶縁基板表
面に銅箔を接着した後、銅箔をエッチングして微細な回
路を形成し、しかる後にこの基板を積層して多層化した
プリント基板や、さらに、最近ではそのプリント板上に
絶縁層として感光性樹脂をコートし、露光、現像、メッ
キ（電解、無電解）工程を繰り返し施して製造する有機
系配線基板が提案されている。特に後者はフリップチッ
プ実装に対応可能な配線基板として提案されている。
る有機系配線基板としては、有機樹脂を含む絶縁基板表
面に銅箔を接着した後、銅箔をエッチングして微細な回
路を形成し、しかる後にこの基板を積層して多層化した
プリント基板や、さらに、最近ではそのプリント板上に
絶縁層として感光性樹脂をコートし、露光、現像、メッ
キ（電解、無電解）工程を繰り返し施して製造する有機
系配線基板が提案されている。特に後者はフリップチッ
プ実装に対応可能な配線基板として提案されている。
【０００３】また、上記のような有機系配線基板におい
ては、その強度を高めるために、有機樹脂に対して球状
あるいは繊維状の無機質フィラーを分散させた絶縁材料
を絶縁基板として用いることも提案されており、これら
の複合材料からなる絶縁基板上に多数の半導体素子を搭
載したマルチチップモジュール（ＭＣＭ）等への適用も
検討されている。
ては、その強度を高めるために、有機樹脂に対して球状
あるいは繊維状の無機質フィラーを分散させた絶縁材料
を絶縁基板として用いることも提案されており、これら
の複合材料からなる絶縁基板上に多数の半導体素子を搭
載したマルチチップモジュール（ＭＣＭ）等への適用も
検討されている。
【０００４】なお、一般に、配線基板の表面に半導体素
子をフリップチップ実装する場合には、配線基板の上面
に半導体素子の電極と対向する位置に複数の電極パッド
が形成されており、フリップチップ実装する場合には、
半導体素子の電極と配線基板表面の電極パッドとを当接
させて半田によって接続される。
子をフリップチップ実装する場合には、配線基板の上面
に半導体素子の電極と対向する位置に複数の電極パッド
が形成されており、フリップチップ実装する場合には、
半導体素子の電極と配線基板表面の電極パッドとを当接
させて半田によって接続される。
【０００５】また、配線基板の表面や裏面に形成される
配線回路層を外部から保護するために、一般に、配線基
板の表面および／または裏面には、ソルダーレジストと
呼ばれる保護層が被着形成される。
配線回路層を外部から保護するために、一般に、配線基
板の表面および／または裏面には、ソルダーレジストと
呼ばれる保護層が被着形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、保護層が被
着形成された従来の有機系の配線基板に対して半導体素
子をフリップチップ実装した後、多湿中で長期保存する
と、保護層の内部を水分が拡散し、配線近傍に凝縮して
マイグレーションをもたらす等の弊害が生じていた。
着形成された従来の有機系の配線基板に対して半導体素
子をフリップチップ実装した後、多湿中で長期保存する
と、保護層の内部を水分が拡散し、配線近傍に凝縮して
マイグレーションをもたらす等の弊害が生じていた。
【０００７】そこで、保護層を吸水性の低い樹脂によっ
て形成することが望ましいが、表面に半導体素子をフリ
ップチップ実装する配線基板においては、基板表面にフ
リップチップ実装するための電極パッド表面の保護層を
除去する必要があるために、従来より、フリップチップ
実装を行う場合の保護層の形成には、配線基板の表面に
感光性を有するエポキシ樹脂を塗布し、露光・現像して
電極パッド部分を除去する必要があるために、吸水性の
低い樹脂を用いることができなかった。
て形成することが望ましいが、表面に半導体素子をフリ
ップチップ実装する配線基板においては、基板表面にフ
リップチップ実装するための電極パッド表面の保護層を
除去する必要があるために、従来より、フリップチップ
実装を行う場合の保護層の形成には、配線基板の表面に
感光性を有するエポキシ樹脂を塗布し、露光・現像して
電極パッド部分を除去する必要があるために、吸水性の
低い樹脂を用いることができなかった。
【０００８】しかも、エポキシ系樹脂は耐熱性が低く、
また吸水率も高く実装信頼性に劣るという問題があっ
た。また、上記感光性のエポキシ樹脂によって保護層を
形成した場合に、配線基板を構成する絶縁基板との熱膨
張係数が異なる場合があり、その場合、高温多湿雰囲気
中に放置されたり、繰り返し熱サイクルが印加される
と、両者の熱膨張係数差によって保護層が配線基板から
剥離し、その剥離部分から水分が侵入するという問題も
あった。
また吸水率も高く実装信頼性に劣るという問題があっ
た。また、上記感光性のエポキシ樹脂によって保護層を
形成した場合に、配線基板を構成する絶縁基板との熱膨
張係数が異なる場合があり、その場合、高温多湿雰囲気
中に放置されたり、繰り返し熱サイクルが印加される
と、両者の熱膨張係数差によって保護層が配線基板から
剥離し、その剥離部分から水分が侵入するという問題も
あった。
【０００９】従って、本発明は、高温多湿雰囲気中で放
置されても、優れた接続信頼性を有するフリップチップ
実装やＢＧＡ実装に適した有機系の配線基板とその製造
方法を提供することを目的とするものである。
置されても、優れた接続信頼性を有するフリップチップ
実装やＢＧＡ実装に適した有機系の配線基板とその製造
方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、熱硬化
性有機樹脂を含有する絶縁基板の表面および／または裏
面に、少なくとも他の電気回路と接続される複数の接続
パッドが被着形成されてなるとともに、該接続パッド以
外の絶縁基板の表面に熱硬化性樹脂を含む保護層が被着
形成されてなる配線基板において、前記保護層を前記絶
縁基板との２０〜２００℃における熱膨張差が２０ｐｐ
ｍ／℃以下であり、且つ吸水率が０．５％以下の絶縁材
料によって形成することによって上記目的が達成される
ものである。
性有機樹脂を含有する絶縁基板の表面および／または裏
面に、少なくとも他の電気回路と接続される複数の接続
パッドが被着形成されてなるとともに、該接続パッド以
外の絶縁基板の表面に熱硬化性樹脂を含む保護層が被着
形成されてなる配線基板において、前記保護層を前記絶
縁基板との２０〜２００℃における熱膨張差が２０ｐｐ
ｍ／℃以下であり、且つ吸水率が０．５％以下の絶縁材
料によって形成することによって上記目的が達成される
ものである。
【００１１】なお、上記保護層中の熱硬化性樹脂がポリ
フェニレンエーテルであること、前記保護層を形成する
絶縁材料が無機質フィラーを３０体積％以上の割合で含
有することが望ましい。
フェニレンエーテルであること、前記保護層を形成する
絶縁材料が無機質フィラーを３０体積％以上の割合で含
有することが望ましい。
【００１２】また、上記の配線基板を製造する方法とし
ては、熱硬化性樹脂を含有する絶縁基板の少なくとも表
面および／または裏面に他の電気回路と接続される複数
の接続パッドが被着形成されてなる未硬化状態の配線基
板を作製する工程ａと、硬化後の吸水率が０．５％以下
であり、前記絶縁基板との２０〜２００℃における熱膨
張差が２０ｐｐｍ／℃以下の熱硬化性樹脂を含有する絶
縁材料からなる未硬化の保護シートに対して、前記接続
パッド形成部に対応する位置に開口部を形成する工程ｂ
と、前記未硬化状態の配線基板表面および／または裏面
に、前記接続パッドと前記開口部とが整合するように前
記未硬化状態の保護シートを積層圧着する工程ｃと、前
記未硬化状態の配線基板と未硬化状態の保護シートとの
積層体を一括して加熱処理して前記配線基板および保護
シートを加熱硬化する工程ｄと、を経ることにより上記
配線基板を作製することができる。
ては、熱硬化性樹脂を含有する絶縁基板の少なくとも表
面および／または裏面に他の電気回路と接続される複数
の接続パッドが被着形成されてなる未硬化状態の配線基
板を作製する工程ａと、硬化後の吸水率が０．５％以下
であり、前記絶縁基板との２０〜２００℃における熱膨
張差が２０ｐｐｍ／℃以下の熱硬化性樹脂を含有する絶
縁材料からなる未硬化の保護シートに対して、前記接続
パッド形成部に対応する位置に開口部を形成する工程ｂ
と、前記未硬化状態の配線基板表面および／または裏面
に、前記接続パッドと前記開口部とが整合するように前
記未硬化状態の保護シートを積層圧着する工程ｃと、前
記未硬化状態の配線基板と未硬化状態の保護シートとの
積層体を一括して加熱処理して前記配線基板および保護
シートを加熱硬化する工程ｄと、を経ることにより上記
配線基板を作製することができる。
【００１３】なお、かかる製造方法によれば、前記保護
シートを形成する絶縁材料中の熱硬化性樹脂がポリフェ
ニレンエーテルであること、前記保護シートを形成する
絶縁材料が無機質フィラーを３０体積％以上の割合で含
有することが望ましい。
シートを形成する絶縁材料中の熱硬化性樹脂がポリフェ
ニレンエーテルであること、前記保護シートを形成する
絶縁材料が無機質フィラーを３０体積％以上の割合で含
有することが望ましい。
【００１４】
【作用】本発明によれば、絶縁基板表面および／また
は、例えばフリップチップ実装用の接続パッドが形成さ
れた配線基板に対してソルダーレジストと呼ばれる保護
層を形成するにあたり、保護層を前記絶縁基板との２０
〜２００℃における熱膨張差が２０ｐｐｍ／℃以下であ
り、且つ吸水率が０．５％以下の絶縁材料によって形成
したために、高温多湿雰囲気中、あるいは熱サイクル中
に曝されても場合においても、保護層の剥離を防止する
とともに、保護層自体の吸水に基づく水分の侵入による
配線間のマイグレーションの発生を防止し、優れた接続
信頼性を有するフリップチップ実装に適した配線基板を
提供できる。また、配線基板をＢＧＡ実装する場合にお
いても同様である。
は、例えばフリップチップ実装用の接続パッドが形成さ
れた配線基板に対してソルダーレジストと呼ばれる保護
層を形成するにあたり、保護層を前記絶縁基板との２０
〜２００℃における熱膨張差が２０ｐｐｍ／℃以下であ
り、且つ吸水率が０．５％以下の絶縁材料によって形成
したために、高温多湿雰囲気中、あるいは熱サイクル中
に曝されても場合においても、保護層の剥離を防止する
とともに、保護層自体の吸水に基づく水分の侵入による
配線間のマイグレーションの発生を防止し、優れた接続
信頼性を有するフリップチップ実装に適した配線基板を
提供できる。また、配線基板をＢＧＡ実装する場合にお
いても同様である。
【００１５】また、本発明の製造方法では、未硬化状態
の配線基板の表面に、予め開口部を加工した未硬化状態
の保護シートを積層し、一括加熱硬化することにより、
保護層の形成を配線基板の製造と同時に行うことができ
るとともに、保護層として感光性樹脂を用いる必要がな
く、絶縁基板の材質と近似した絶縁材料を用いることが
できる結果、吸水性に優れ、また絶縁基板と熱膨張特性
が近似した保護層を容易に形成することができる。
の配線基板の表面に、予め開口部を加工した未硬化状態
の保護シートを積層し、一括加熱硬化することにより、
保護層の形成を配線基板の製造と同時に行うことができ
るとともに、保護層として感光性樹脂を用いる必要がな
く、絶縁基板の材質と近似した絶縁材料を用いることが
できる結果、吸水性に優れ、また絶縁基板と熱膨張特性
が近似した保護層を容易に形成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図１の概略断面図
をもとに説明する。図１の配線基板によれば、熱硬化性
樹脂を含有する絶縁材料からなる絶縁層１ａ〜１ｃが複
数層積層されてなる絶縁基板１の表面には、半導体素子
２とフリップチップ実装される複数の接続パッド３や配
線回路層４が形成されている。また、絶縁基板１の内部
にも、適宜、配線回路層４が設けられており、接続パッ
ド３、配線回路層４は、適宜、ビアホール導体５によっ
て電気的に接続されている。
をもとに説明する。図１の配線基板によれば、熱硬化性
樹脂を含有する絶縁材料からなる絶縁層１ａ〜１ｃが複
数層積層されてなる絶縁基板１の表面には、半導体素子
２とフリップチップ実装される複数の接続パッド３や配
線回路層４が形成されている。また、絶縁基板１の内部
にも、適宜、配線回路層４が設けられており、接続パッ
ド３、配線回路層４は、適宜、ビアホール導体５によっ
て電気的に接続されている。
【００１７】また、絶縁基板１の裏面には、マザーボー
ドなどの外部回路と接続するための複数の接続パッド６
が形成されており、半導体素子２と接続される接続パッ
ド３と配線回路層４やビアホール導体５を通じて電気的
に接続されている。そして、絶縁基板１表面および裏面
の接続パッド３、６を除く表面には、熱硬化性樹脂を含
む保護層７が被着形成されている。また、接続パッド６
には、半田ボールからなる接続端子８が取り付けられて
いる。
ドなどの外部回路と接続するための複数の接続パッド６
が形成されており、半導体素子２と接続される接続パッ
ド３と配線回路層４やビアホール導体５を通じて電気的
に接続されている。そして、絶縁基板１表面および裏面
の接続パッド３、６を除く表面には、熱硬化性樹脂を含
む保護層７が被着形成されている。また、接続パッド６
には、半田ボールからなる接続端子８が取り付けられて
いる。
【００１８】かかる配線基板において、接続パッド３、
６および配線回路層４は、銅、アルミニウム、銀、金の
うち少なくとも１種の低抵抗金属からなることが望まし
く、これらは、金属箔、あるいはこれらの低抵抗金属を
含むペーストを塗布して形成されたものである。
６および配線回路層４は、銅、アルミニウム、銀、金の
うち少なくとも１種の低抵抗金属からなることが望まし
く、これらは、金属箔、あるいはこれらの低抵抗金属を
含むペーストを塗布して形成されたものである。
【００１９】本発明によれば、絶縁基板１は、例えば、
ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＢＴレジン（ビス
マレイミドトリアジン）、エポキシ樹脂、ポリイミド樹
脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレ
イミド等の熱硬化性樹脂を含有した絶縁材料からなる。
特に、絶縁基板１中の樹脂自体の吸水率が１．０％以下
の熱硬化性樹脂、特にＰＰＥまたはフッ素樹脂のうちの
少なくとも１種からなることが望ましい。
ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＢＴレジン（ビス
マレイミドトリアジン）、エポキシ樹脂、ポリイミド樹
脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレ
イミド等の熱硬化性樹脂を含有した絶縁材料からなる。
特に、絶縁基板１中の樹脂自体の吸水率が１．０％以下
の熱硬化性樹脂、特にＰＰＥまたはフッ素樹脂のうちの
少なくとも１種からなることが望ましい。
【００２０】なお、この絶縁基板を構成する絶縁材料中
には、熱硬化性樹脂に加えて、無機質フィラー成分を含
有させて基板強度を高めることができる。この時に用い
られる無機質フィラーとしては、ＳｉＯ2 、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＡｌＮ等が好適であり、フィラーの形状は平均
粒径が２０μｍ以下、特に１０μｍ以下、最適には７μ
ｍ以下の略球形状の粉末が用いられる。この無機質フィ
ラーは、有機樹脂：無機質フィラーの体積比率で１５：
８５〜５：９５の比率範囲で混合される。
には、熱硬化性樹脂に加えて、無機質フィラー成分を含
有させて基板強度を高めることができる。この時に用い
られる無機質フィラーとしては、ＳｉＯ2 、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＡｌＮ等が好適であり、フィラーの形状は平均
粒径が２０μｍ以下、特に１０μｍ以下、最適には７μ
ｍ以下の略球形状の粉末が用いられる。この無機質フィ
ラーは、有機樹脂：無機質フィラーの体積比率で１５：
８５〜５：９５の比率範囲で混合される。
【００２１】本発明によれば、保護層７が、絶縁基板１
を構成する絶縁材料との２０〜２００℃における熱膨張
差が２０ｐｐｍ／℃以下、特に１５ｐｐｍ／℃以下であ
るとともに、吸水率が０．５％以下、特に０．３％以下
であることが重要である。これは、上記熱膨張差が２０
ｐｐｍ／℃よりも大きい、あるいは吸水率が０．５％よ
りも大きいと、高温多湿雰囲気中に曝された場合におい
て、保護層７が絶縁基板１から剥離しその隙間から水分
が侵入して回路のマイグレーションなどを引き起こしや
すくなるためである。
を構成する絶縁材料との２０〜２００℃における熱膨張
差が２０ｐｐｍ／℃以下、特に１５ｐｐｍ／℃以下であ
るとともに、吸水率が０．５％以下、特に０．３％以下
であることが重要である。これは、上記熱膨張差が２０
ｐｐｍ／℃よりも大きい、あるいは吸水率が０．５％よ
りも大きいと、高温多湿雰囲気中に曝された場合におい
て、保護層７が絶縁基板１から剥離しその隙間から水分
が侵入して回路のマイグレーションなどを引き起こしや
すくなるためである。
【００２２】この保護層７は、絶縁基板１と同様に、Ｐ
ＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＢＴレジン（ビスマ
レイミドトリアジン）、エポキシ樹脂、ポリイミド樹
脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレ
イミド等の熱硬化性樹脂を含有した絶縁材料からなる
が、吸水率を小さくする上で、特にＰＰＥが最も好適で
ある。また、保護層の吸水率や熱膨張特性を制御するた
めに、シリカ、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、窒化ア
ルミニウムの群から選ばれる少なくとも１種を３０体積
％以上の割合で含有することができる。
ＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＢＴレジン（ビスマ
レイミドトリアジン）、エポキシ樹脂、ポリイミド樹
脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレ
イミド等の熱硬化性樹脂を含有した絶縁材料からなる
が、吸水率を小さくする上で、特にＰＰＥが最も好適で
ある。また、保護層の吸水率や熱膨張特性を制御するた
めに、シリカ、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、窒化ア
ルミニウムの群から選ばれる少なくとも１種を３０体積
％以上の割合で含有することができる。
【００２３】また、保護層７を形成する絶縁材料のガラ
ス転移点は１５０℃以上、特に１８０℃以上であること
が望ましい。これは、リフロー等による電子部品実装時
の加熱によって基板が変形することを防止するためであ
り、１５０℃よりも低いと、部品実装中の基板変形が大
きくなる傾向にあるためである。
ス転移点は１５０℃以上、特に１８０℃以上であること
が望ましい。これは、リフロー等による電子部品実装時
の加熱によって基板が変形することを防止するためであ
り、１５０℃よりも低いと、部品実装中の基板変形が大
きくなる傾向にあるためである。
【００２４】上記本発明の配線基板において、保護層７
の厚さは、１０〜３００μｍ、特に４０〜１００μｍの
範囲が望ましく、１０μｍよりも薄いと保護層による外
気中の水分の内部への拡散を十分に抑制することができ
ず、３００μｍよりも厚いとハンダによる半導体素子な
どの部品の実装の妨げとなる。
の厚さは、１０〜３００μｍ、特に４０〜１００μｍの
範囲が望ましく、１０μｍよりも薄いと保護層による外
気中の水分の内部への拡散を十分に抑制することができ
ず、３００μｍよりも厚いとハンダによる半導体素子な
どの部品の実装の妨げとなる。
【００２５】また、保護層７の半導体素子との熱膨張差
は、熱サイクルなどによる半導体素子の接続部の断線な
どを防止するために２０ｐｐｍ／℃以下、特に１５ｐｐ
ｍ／℃以下であることが望ましい。
は、熱サイクルなどによる半導体素子の接続部の断線な
どを防止するために２０ｐｐｍ／℃以下、特に１５ｐｐ
ｍ／℃以下であることが望ましい。
【００２６】（製造方法）次に、本発明の配線基板を製
造するための具体的な方法について図２をもとに説明す
る。まず、絶縁基板を形成するための絶縁シートを作製
する。この絶縁シートは、前述した熱硬化性樹脂、また
は熱硬化性樹脂と無機質フィラーとの混合物からなる組
成物を混練機や３本ロールなどの手段によって十分に混
合し、これを圧延法、押出し法、射出法、ドクターブレ
ード法などによって厚さ１０〜３００μｍ程度のシート
状に成形する。場合によっては、熱硬化性樹脂の硬化温
度よりも低い温度で加熱して半硬化させてもよい。
造するための具体的な方法について図２をもとに説明す
る。まず、絶縁基板を形成するための絶縁シートを作製
する。この絶縁シートは、前述した熱硬化性樹脂、また
は熱硬化性樹脂と無機質フィラーとの混合物からなる組
成物を混練機や３本ロールなどの手段によって十分に混
合し、これを圧延法、押出し法、射出法、ドクターブレ
ード法などによって厚さ１０〜３００μｍ程度のシート
状に成形する。場合によっては、熱硬化性樹脂の硬化温
度よりも低い温度で加熱して半硬化させてもよい。
【００２７】次に、この絶縁シートの表面に配線回路層
を形成する。配線回路層の形成には、１）銅等の金属箔
を絶縁シートに接着剤で貼りつけた後に、回路パターン
のレジストを形成して酸等によって不要な部分の金属を
エッチング除去する、２）予め打ち抜きした金属箔を絶
縁シートに貼りつける、３）絶縁シートの表面に導体ペ
ーストをスクリーン印刷法や、フォトレジスト法等によ
って回路パターンに塗布した後、乾燥する、４）フィル
ム、ガラス、金属板上に金属メッキ膜や金属箔を形成
し、これをエッチングにより回路パターンを形成した
後、絶縁シートに加圧しながら回路パターンを転写する
などの公知の方法が採用できる。
を形成する。配線回路層の形成には、１）銅等の金属箔
を絶縁シートに接着剤で貼りつけた後に、回路パターン
のレジストを形成して酸等によって不要な部分の金属を
エッチング除去する、２）予め打ち抜きした金属箔を絶
縁シートに貼りつける、３）絶縁シートの表面に導体ペ
ーストをスクリーン印刷法や、フォトレジスト法等によ
って回路パターンに塗布した後、乾燥する、４）フィル
ム、ガラス、金属板上に金属メッキ膜や金属箔を形成
し、これをエッチングにより回路パターンを形成した
後、絶縁シートに加圧しながら回路パターンを転写する
などの公知の方法が採用できる。
【００２８】また、絶縁シートに対しては、ビアホール
導体を形成してもよい。このビアホール導体は、絶縁シ
ートに対して、マイクロドリルやレーザーによって直径
が７０〜２００μｍ程度のビアホールを形成した後に、
そのビアホール内に金属粉末を含有するペーストを充填
することにより形成できる。
導体を形成してもよい。このビアホール導体は、絶縁シ
ートに対して、マイクロドリルやレーザーによって直径
が７０〜２００μｍ程度のビアホールを形成した後に、
そのビアホール内に金属粉末を含有するペーストを充填
することにより形成できる。
【００２９】このようにして、配線回路層１１やビアホ
ール導体１２を形成した絶縁シート１３を複数層積層し
て図２（ａ）に示すような未硬化状態の配線基板Ａを作
製する。なお、この配線基板Ａにおいて、最上面や最下
面には、半導体素子とフリップチップ実装するための複
数の接続パッド１４やＢＧＡ実装するための接続パッド
１５を形成しておく。
ール導体１２を形成した絶縁シート１３を複数層積層し
て図２（ａ）に示すような未硬化状態の配線基板Ａを作
製する。なお、この配線基板Ａにおいて、最上面や最下
面には、半導体素子とフリップチップ実装するための複
数の接続パッド１４やＢＧＡ実装するための接続パッド
１５を形成しておく。
【００３０】一方、上記絶縁シートと同様に、前述した
熱硬化性樹脂、または熱硬化性樹脂と無機質フィラーと
の混合物からなる絶縁材料を用いて厚さ１０〜３００μ
ｍの保護シートを作製する。場合によっては、保護シー
ト中の熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低い温度で加熱し
て半硬化させてもよい。
熱硬化性樹脂、または熱硬化性樹脂と無機質フィラーと
の混合物からなる絶縁材料を用いて厚さ１０〜３００μ
ｍの保護シートを作製する。場合によっては、保護シー
ト中の熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低い温度で加熱し
て半硬化させてもよい。
【００３１】この時、用いる絶縁材料としては、硬化後
の吸水率が０．５％以下であり、前記絶縁基板との２０
〜２００℃における熱膨張差が２０ｐｐｍ／℃以下の熱
硬化性樹脂を含有する絶縁材料を選択する。
の吸水率が０．５％以下であり、前記絶縁基板との２０
〜２００℃における熱膨張差が２０ｐｐｍ／℃以下の熱
硬化性樹脂を含有する絶縁材料を選択する。
【００３２】そして、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、
この未硬化状態の保護シートＢ，Ｃに対して図２（ａ）
の配線基板Ａの最上面や最下面に形成されている接続パ
ッド１４、１５形成部に対応する位置にレーザー加工や
パンチングによって開口部１６、１７を形成する。
この未硬化状態の保護シートＢ，Ｃに対して図２（ａ）
の配線基板Ａの最上面や最下面に形成されている接続パ
ッド１４、１５形成部に対応する位置にレーザー加工や
パンチングによって開口部１６、１７を形成する。
【００３３】開口部１６、１７の形成にあたり、３００
μｍを越える開口部を形成する場合、レーザーの熱で含
浸された樹脂が焼け、開口部周辺に残滓が付着すること
がある。そのためさらに大きい開口部が必要な場合には
パンチングを用いる方がよい。１５０μｍ以下の開口部
を形成する場合にはレーザー加工を用いればよい。
μｍを越える開口部を形成する場合、レーザーの熱で含
浸された樹脂が焼け、開口部周辺に残滓が付着すること
がある。そのためさらに大きい開口部が必要な場合には
パンチングを用いる方がよい。１５０μｍ以下の開口部
を形成する場合にはレーザー加工を用いればよい。
【００３４】その後、図２（ｄ）に示すように、未硬化
状態の配線基板の最上面および最下面に、未硬化状態の
保護シートＢ，Ｃを、配線基板Ａの接続パッド１４と保
護シートＢの開口部１６とが、また保護シートＣの接続
パッド１５と開口部１７とが整合するように重ね合わ
せ、積層圧着する。
状態の配線基板の最上面および最下面に、未硬化状態の
保護シートＢ，Ｃを、配線基板Ａの接続パッド１４と保
護シートＢの開口部１６とが、また保護シートＣの接続
パッド１５と開口部１７とが整合するように重ね合わ
せ、積層圧着する。
【００３５】そして、１０〜５０ｋｇｆ／ｃｍ2 で加圧
しながら、配線基板Ａ中の熱硬化性樹脂および保護シー
ト中の熱硬化性樹脂が完全に硬化する１５０〜３００℃
の硬化温度で加熱して一括して完全に硬化させることに
より、配線基板Ａと保護層Ｂ、保護層Ｃとが強固に一体
化した配線基板を作製できる。この時、開口部が圧力で
潰れないように離型性フィルムを介してクッションシー
トを重ねて圧力を印加することが望ましい。
しながら、配線基板Ａ中の熱硬化性樹脂および保護シー
ト中の熱硬化性樹脂が完全に硬化する１５０〜３００℃
の硬化温度で加熱して一括して完全に硬化させることに
より、配線基板Ａと保護層Ｂ、保護層Ｃとが強固に一体
化した配線基板を作製できる。この時、開口部が圧力で
潰れないように離型性フィルムを介してクッションシー
トを重ねて圧力を印加することが望ましい。
【００３６】なお、かかる配線基板に半導体素子をフリ
ップチップ実装するには、半田バンプを用いるＣ４接
続、Ａｕスタッドバンプと導電性接着材を用いるＳＢＢ
工法、そして異方導電性フィルムを用いるＡＣＦ法など
を適用できる。
ップチップ実装するには、半田バンプを用いるＣ４接
続、Ａｕスタッドバンプと導電性接着材を用いるＳＢＢ
工法、そして異方導電性フィルムを用いるＡＣＦ法など
を適用できる。
【００３７】その後、半導体素子実装部の接続パッドと
半導体素子との間に、熱硬化性樹脂を含有するアンダー
フィル材を充填し、これを熱硬化させることにより、半
導体素子を配線基板に対して強固に接続することができ
る。また、この配線基板をマザーボードなどに実装する
には、ハンダ成分からなる膜状（ＬＧＡ型）やボール状
（ＢＧＡ型）導体を介して接続することができる。
半導体素子との間に、熱硬化性樹脂を含有するアンダー
フィル材を充填し、これを熱硬化させることにより、半
導体素子を配線基板に対して強固に接続することができ
る。また、この配線基板をマザーボードなどに実装する
には、ハンダ成分からなる膜状（ＬＧＡ型）やボール状
（ＢＧＡ型）導体を介して接続することができる。
【００３８】
【実施例】ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂６０
体積％、シリカ粉末４０体積％の割合で、ワニス状態の
樹脂と粉末を混合した後、ドクターブレード法によっ
て、厚さ１００μｍの絶縁層形成用の絶縁シート（硬化
後の熱膨張係数１６ｐｐｍ／℃）を作製した。
体積％、シリカ粉末４０体積％の割合で、ワニス状態の
樹脂と粉末を混合した後、ドクターブレード法によっ
て、厚さ１００μｍの絶縁層形成用の絶縁シート（硬化
後の熱膨張係数１６ｐｐｍ／℃）を作製した。
【００３９】絶縁シートは、Ｂステージ状態でパンチン
グにより直径１００μｍの穴あけを行ない、銅粉末を含
有する導電性ペーストを充填した。また、転写シートの
表面に厚さ１２μｍの銅箔を接着した後、エッチングに
よる回路パターンを形成し、この転写シートを絶縁シー
トに重ね合わせて転写シートを剥離することにより、配
線回路層を絶縁シート表面に転写形成した。
グにより直径１００μｍの穴あけを行ない、銅粉末を含
有する導電性ペーストを充填した。また、転写シートの
表面に厚さ１２μｍの銅箔を接着した後、エッチングに
よる回路パターンを形成し、この転写シートを絶縁シー
トに重ね合わせて転写シートを剥離することにより、配
線回路層を絶縁シート表面に転写形成した。
【００４０】このようにして配線回路層およびビアホー
ル導体を形成した未硬化状態の絶縁シートを３層作製し
た。なお、最表層の絶縁シートの表面には、直径が８０
μｍのフリップチップ実装用の接続パッドを２５２個形
成した。
ル導体を形成した未硬化状態の絶縁シートを３層作製し
た。なお、最表層の絶縁シートの表面には、直径が８０
μｍのフリップチップ実装用の接続パッドを２５２個形
成した。
【００４１】一方、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）
樹脂に対して、表１に示すように、シリカ粉末を３０〜
８０体積％の割合でワニス状態の樹脂と粉末を混合した
後、ドクターブレード法によって、厚さ４０μｍの未硬
化状態の保護シートを作製した。なお、用いた絶縁材料
の硬化後の吸水率、２０〜２００℃の熱膨張係数、半導
体素子（３．５ｐｐｍ／℃）との熱膨張差、絶縁基板と
の熱膨張差、ガラス転移点を測定し、表１に示した。
樹脂に対して、表１に示すように、シリカ粉末を３０〜
８０体積％の割合でワニス状態の樹脂と粉末を混合した
後、ドクターブレード法によって、厚さ４０μｍの未硬
化状態の保護シートを作製した。なお、用いた絶縁材料
の硬化後の吸水率、２０〜２００℃の熱膨張係数、半導
体素子（３．５ｐｐｍ／℃）との熱膨張差、絶縁基板と
の熱膨張差、ガラス転移点を測定し、表１に示した。
【００４２】次に、この保護シートにＣＯ2 レーザーで
直径７０μｍの開口部を２５２個形成した。
直径７０μｍの開口部を２５２個形成した。
【００４３】そして、上記の３層の絶縁シートを積層し
た後、その最上面に上記の保護シートを位置合わせして
積層し、さらにテフロン系の離型フィルム、ポリエチレ
ン系のクッションシートを順次重ね合わせて、３０ｋｇ
／ｃｍ2 の圧力で圧着しながら２００℃で１時間加熱し
て完全硬化させて多層配線基板を作製した。その後、表
面の接続パッド表面に、３μｍのＮｉメッキおよび０．
３μｍのＡｕメッキを施した。
た後、その最上面に上記の保護シートを位置合わせして
積層し、さらにテフロン系の離型フィルム、ポリエチレ
ン系のクッションシートを順次重ね合わせて、３０ｋｇ
／ｃｍ2 の圧力で圧着しながら２００℃で１時間加熱し
て完全硬化させて多層配線基板を作製した。その後、表
面の接続パッド表面に、３μｍのＮｉメッキおよび０．
３μｍのＡｕメッキを施した。
【００４４】そして、作製した配線基板の表面に半導体
素子をはんだバンプによりフリップチップ実装した。な
お、そして配線基板と半導体素子との間にアンダーフィ
ル材を注入した。
素子をはんだバンプによりフリップチップ実装した。な
お、そして配線基板と半導体素子との間にアンダーフィ
ル材を注入した。
【００４５】また、比較例として、実施例において絶縁
シートを熱硬化性エポキシ樹脂によって形成したもの、
実施例における多層配線基板と全く同様にして多層配線
基板を作製した後、感光性エポキシ樹脂を一面に塗布
し、露光・現像して開口部を形成し、上記と同様に半導
体素子をフリップチップ実装し、評価を行った。
シートを熱硬化性エポキシ樹脂によって形成したもの、
実施例における多層配線基板と全く同様にして多層配線
基板を作製した後、感光性エポキシ樹脂を一面に塗布
し、露光・現像して開口部を形成し、上記と同様に半導
体素子をフリップチップ実装し、評価を行った。
【００４６】得られた試料に対して、以下のようにして
評価を行い、その結果を表１に示した。 （ＰＣＴテスト）まず、試料を１２１℃、２．１気圧、
湿度１００％の雰囲気中に３００時間放置して、保護層
の剥離や脹れの有無を観察した。
評価を行い、その結果を表１に示した。 （ＰＣＴテスト）まず、試料を１２１℃、２．１気圧、
湿度１００％の雰囲気中に３００時間放置して、保護層
の剥離や脹れの有無を観察した。
【００４７】（温度サイクルテスト）また、−５５℃〜
１２５℃の温度サイクルテストを回路の抵抗値が±１０
％以上の値となる回数まで実施し、抵抗が変化しない範
囲で最大サイクル数を測定した。
１２５℃の温度サイクルテストを回路の抵抗値が±１０
％以上の値となる回数まで実施し、抵抗が変化しない範
囲で最大サイクル数を測定した。
【００４８】（吸湿リフローテスト）さらに、試料を湿
度８５％、温度８５℃の雰囲気中に１０時間放置し、ハ
ンダリフロー炉に投入し、急激な水分の蒸発による脹れ
の有無を調査した。
度８５％、温度８５℃の雰囲気中に１０時間放置し、ハ
ンダリフロー炉に投入し、急激な水分の蒸発による脹れ
の有無を調査した。
【００４９】
【表１】
【００５０】表１より、吸湿性の低いＰＰＥを用いた場
合においてもそのチップとの熱膨張差が２０ｐｐｍ／℃
よりも大きい試料Ｎo.１では、保護層が剥離し、熱サイ
クル試験でも５２０回で抵抗変化が生じた。また、ＰＰ
Ｅに対してＳｉＯ2 を加えるに従い熱膨張係数が小さく
なるが、ＳｉＯ2 量が８０体積％の試料Ｎo.６では急激
に吸水率が増加して０．５％を越え、その結果、ＰＣＴ
テストで保護層が剥離し、熱サイクル性も低い。また吸
湿リフローテストでは吸水率が高いものの開気孔を有し
水蒸気が抜けやすいためか脹れやクラックは生じなかっ
たが表面の変色が観察された。熱硬化性エポキシ樹脂や
感光性エポキシ樹脂は吸水率が０．５％よりも大きく、
その結果、ＰＣＴテストでは剥離が進み脹れが生じ、熱
サイクル性も低く、吸湿リフローテストでは吸湿性が高
いために脹れとクラックが認められた。
合においてもそのチップとの熱膨張差が２０ｐｐｍ／℃
よりも大きい試料Ｎo.１では、保護層が剥離し、熱サイ
クル試験でも５２０回で抵抗変化が生じた。また、ＰＰ
Ｅに対してＳｉＯ2 を加えるに従い熱膨張係数が小さく
なるが、ＳｉＯ2 量が８０体積％の試料Ｎo.６では急激
に吸水率が増加して０．５％を越え、その結果、ＰＣＴ
テストで保護層が剥離し、熱サイクル性も低い。また吸
湿リフローテストでは吸水率が高いものの開気孔を有し
水蒸気が抜けやすいためか脹れやクラックは生じなかっ
たが表面の変色が観察された。熱硬化性エポキシ樹脂や
感光性エポキシ樹脂は吸水率が０．５％よりも大きく、
その結果、ＰＣＴテストでは剥離が進み脹れが生じ、熱
サイクル性も低く、吸湿リフローテストでは吸湿性が高
いために脹れとクラックが認められた。
【００５１】これに対して、本発明の配線基板に対して
断面における保護層や開口部付近を観察した結果、配線
基板と半導体素子とは良好な接続状態であり、各配線間
の導通テストを行った結果、配線の断線も認められなか
った。また、各テストにおいても剥離、クラック、脹れ
の発生はなく、優れた耐久性を示した。
断面における保護層や開口部付近を観察した結果、配線
基板と半導体素子とは良好な接続状態であり、各配線間
の導通テストを行った結果、配線の断線も認められなか
った。また、各テストにおいても剥離、クラック、脹れ
の発生はなく、優れた耐久性を示した。
【００５２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高温多湿雰囲気中、あるいは熱サイクル中に曝されても
場合においても、保護層の剥離を防止するとともに、保
護層自体の吸水に基づく水分の侵入による配線間のマイ
グレーションの発生を防止し、優れた接続信頼性を有す
るフリップチップ実装に適した配線基板を提供できる。
また、本発明の製造方法では、保護層の形成を配線基板
の製造と同時に行うことができるとともに、保護層とし
て感光性樹脂を用いる必要がなく、絶縁基板の材質と近
似した絶縁材料を用いることができる結果、吸水性に優
れ、また絶縁基板と熱膨張特性が近似した保護層を容易
に形成することができる。それにより、半導体素子のフ
リップチップ実装に適した配線基板を作製することがで
きる。
高温多湿雰囲気中、あるいは熱サイクル中に曝されても
場合においても、保護層の剥離を防止するとともに、保
護層自体の吸水に基づく水分の侵入による配線間のマイ
グレーションの発生を防止し、優れた接続信頼性を有す
るフリップチップ実装に適した配線基板を提供できる。
また、本発明の製造方法では、保護層の形成を配線基板
の製造と同時に行うことができるとともに、保護層とし
て感光性樹脂を用いる必要がなく、絶縁基板の材質と近
似した絶縁材料を用いることができる結果、吸水性に優
れ、また絶縁基板と熱膨張特性が近似した保護層を容易
に形成することができる。それにより、半導体素子のフ
リップチップ実装に適した配線基板を作製することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の一実施例を示す断面図であ
る。
る。
【図２】図１の配線基板を作製するための工程図であ
る。
る。
１ａ〜１ｃ 絶縁層 １ 絶縁基板 ２ 半導体素子 ３ 接続パッド ４ 配線回路層 ５ ビアホール導体 ６ 接続パッド ７ 保護層 ８ 接続端子（半田ボール）
Claims (6)
- 【請求項１】熱硬化性有機樹脂を含有する絶縁基板の表
面および／または裏面に他の電気回路と接続される複数
の接続パッドが被着形成されてなるとともに、該接続パ
ッド以外の絶縁基板の表面に熱硬化性樹脂を含む保護層
が被着形成されてなる配線基板において、前記保護層が
前記絶縁基板との２０〜２００℃における熱膨張差が２
０ｐｐｍ／℃以下であり、且つ吸水率が０．５％以下の
絶縁材料によって形成されてなることを特徴とする配線
基板。 - 【請求項２】前記保護層中の熱硬化性樹脂がポリフェニ
レンエーテルである請求項１記載の配線基板。 - 【請求項３】前記保護層を形成する絶縁材料が無機質フ
ィラーを３０体積％以上の割合で含有する請求項１また
は請求項２記載の配線基板。 - 【請求項４】熱硬化性樹脂を含有する絶縁基板の表面お
よび／または裏面に他の電気回路と接続される複数の接
続パッドが被着形成されてなる未硬化状態の配線基板を
作製する工程ａと、 硬化後の吸水率が０．５％以下であり、前記絶縁基板と
の２０〜２００℃における熱膨張差が２０ｐｐｍ／℃以
下の熱硬化性樹脂を含有する絶縁材料からなる未硬化の
保護シートに対して、前記接続パッド形成部に対応する
位置に開口部を形成する工程ｂと、 前記未硬化状態の配線基板の表面および／または裏面
に、前記接続パッドと前記開口部とが整合するように前
記未硬化状態の保護シートを積層圧着する工程ｃと、 前記未硬化状態の配線基板と未硬化状態の保護シートと
の積層体を一括して加熱処理して前記配線基板および保
護シートを加熱硬化する工程ｄと、を具備することを特
徴とする配線基板の製造方法。 - 【請求項５】前記保護シートを形成する絶縁材料中の熱
硬化性樹脂がポリフェニレンエーテルである請求項４記
載の配線基板の製造方法。 - 【請求項６】前記保護シートを形成する絶縁材料中に、
無機質フィラーを３０体積％以上の割合で含有する請求
項４または請求項５記載の配線基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12038499A JP3605313B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 配線基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12038499A JP3605313B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 配線基板およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000312068A true JP2000312068A (ja) | 2000-11-07 |
| JP3605313B2 JP3605313B2 (ja) | 2004-12-22 |
Family
ID=14784886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12038499A Expired - Fee Related JP3605313B2 (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 配線基板およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3605313B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004111544A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 多層配線基板 |
| JP2008028302A (ja) * | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 多層回路基板及び該多層回路基板を用いた半導体装置 |
| CN100428871C (zh) * | 2003-12-19 | 2008-10-22 | 财团法人工业技术研究院 | 以喷墨法形成金属导线图案的方法 |
| JP2010182778A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Denso Corp | プリント基板およびその製造方法 |
| US9554467B2 (en) | 2014-11-12 | 2017-01-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Printed circuit board and semiconductor package |
-
1999
- 1999-04-27 JP JP12038499A patent/JP3605313B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004111544A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 多層配線基板 |
| CN100428871C (zh) * | 2003-12-19 | 2008-10-22 | 财团法人工业技术研究院 | 以喷墨法形成金属导线图案的方法 |
| JP2008028302A (ja) * | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 多層回路基板及び該多層回路基板を用いた半導体装置 |
| JP2010182778A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Denso Corp | プリント基板およびその製造方法 |
| US9554467B2 (en) | 2014-11-12 | 2017-01-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Printed circuit board and semiconductor package |
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|---|---|
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