JP2001007133A - はんだボール搭載済み半導体装置およびはんだボールの搭載方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きさにばらつきがなく、接続部分の耐湿信
頼性に優れたはんだボールを有する、はんだボール搭載
済み半導体装置を、効率良く低価格で製造する方法を提
供する。 【解決手段】 ベース樹脂２２上に、ベース樹脂側から
順に金属層２４とはんだ層２５の２層からなる、導体端
子２３が形成されたはんだボール転写シート２１を使用
し、半導体装置１０のパッド１５の位置に合わせて、導
体端子２３を一括転写することにより、半導体装置を基
板に実装するためのはんだボールを搭載する。搭載され
たはんだボール１２は、金属コア１３とその側面を覆う
はんだコート１４で構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置を基板
に実装するためのはんだボールを有する、はんだボール
搭載済み半導体装置と、はんだボールの搭載方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の高機能化並びに軽薄短
小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化、さらには
高密度実装化が進んできており、これらの電子機器に使
用される半導体パッケージは、従来にも増して益々小型
化かつ多ピン化が進んできている。

【０００３】半導体装置はその小型化に伴って、従来の
ようなリードフレームを使用した形態の装置では、小型
化に限界がきているため、最近では回路基板上に半導体
チップを実装したものとして、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒ
ｉｄ Ａｒｒａｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ
Ｐａｃｋａｇｅ）と言った、エリア実装型の新しい装置
方式が提案されている。ＢＧＡは、半導体チップを半導
体実装用基板（インターポーザ）にマウントし、ワイヤ
ーボンディング方式、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａ
ｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式などにより、半導体チッ
プとインターポーザを電気的に接続し、トランスファー
モールド方式などで樹脂封止し、インターポーザ外面
（半導体チップを実装していない面）に、グリッドアレ
イ配置ではんだボールを搭載した半導体装置である。イ
ンターポーザ外面には、はんだボールを搭載させるため
のパッドが、グリッドアレイ状に形成されている。

【０００４】はんだボールの搭載方法としては、既製の
はんだボールをインターポーザ外面の所定の位置（パッ
ド上）に配列させ、リフローさせることにより搭載させ
る方法がある。はんだボールを整列させるには、インタ
ーポーザ外面のパッド配列と同じ配列の孔を有する治具
を使用する。その治具の孔は、はんだボールの直径より
も小さく、治具の片面にはんだボールを載せ、孔の反対
側から吸引することにより、はんだボールが孔に整列す
る。治具の孔にはんだボールを整列させた状態で、整列
されたはんだボールとインターポーザ外面のパッドを対
向させ、正確に位置合わせし、パッド上に配列した後、
リフローさせることにより、はんだボールをインターポ
ーザ外面のパッドに搭載する。

【０００５】はんだボールを整列させるこの方法では、
特にはんだボールが微小になってくると、はんだボール
の汚れやゴミ、静電気の影響によって、吸着ミスや余分
のはんだボール付着が生じたり、一つの孔に複数個のは
んだボールがぶどう状に吸着される場合があり、はんだ
ボールを確実に搭載するのが困難になるという問題があ
る。

【０００６】そこで、はんだボールを整列させて搭載す
るのではなく、はんだボールを一括転写することにより
はんだボールを搭載する、はんだボール転写方式が考え
られる。これは、半導体チップをフリップチップ接続す
るためのバンプを、一括転写することにより搭載する、
転写バンプシートを応用したものである。すなわち、シ
ート状のベースにはんだボールを形成したはんだボール
転写シートと、インターポーザ外面のパッドとを位置合
わせし、加熱・加圧することにより、はんだボール転写
シート側のはんだボールが、インターポーザ外面のパッ
ドに一括転写されるというものである。

【０００７】従来より知られている転写バンプシート
は、転写バンプシートのベースとなるベース金属に、は
んだバンプを形成するものである。製造工程は、ベース
金属にメッキマスクを形成し、電解メッキによりはんだ
バンプを形成した後、メッキマスクを除去するというも
のである。この方法では、バンプをはんだだけで所望の
大きさに形成するため、製造時間および製造コストがか
かってしまう。また、電解メッキでは、メッキ槽の電流
分布を完全に均一にするのは困難であるため、形成した
バンプの大きさにばらつきが生じてしまう。バンプの大
きさのばらつきはメッキ時間が長いほど顕著になるた
め、バンプをはんだのみで形成する方法では解決が困難
である。また、バンプ接続部分の耐湿信頼性を得るため
には、バンプをはんだだけで構成するのではなく、銅コ
アはんだバンプのように金属コアを有するバンプを採用
する方法があるが、この方法では製造時間および製造コ
ストがさらにかかってしまう。したがって、従来より知
られている転写バンプシートをはんだボール転写シート
にそのまま利用することは困難である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の半導
体装置の構造および製造方法のこのような問題点に鑑
み、鋭意研究をした結果なされたもので、大きさにばら
つきがなく、接続部分の耐湿信頼性の高いはんだボール
を搭載した、はんだボール搭載済み半導体装置を、低コ
ストで製造し提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、半導体装
置を基板に実装するためのはんだボールを有する、はん
だボール搭載済み半導体装置であって、該はんだボール
が、金属板をエッチングする方法により形成された金属
コアと、該金属コアの一部または全面を覆うはんだコー
トにより構成されていることを特徴とする、はんだボー
ル搭載済み半導体装置、および、ベース樹脂上に２つ以
上の層からなる導体端子が形成されており、該導体端子
を構成する１層が、金属板をエッチングする方法により
形成された金属層であるはんだボール転写シートを用い
て、半導体装置のパッドの位置に合わせて、前記導体端
子を一括転写することにより、半導体装置を基板に実装
するためのはんだボールを搭載することを特徴とする、
はんだボールの搭載方法である。

【００１０】本発明のはんだボール搭載済み半導体装置
は、半導体装置を基板に実装するためのはんだボールを
有する半導体装置であって、はんだボールが、金属板を
エッチングする方法により形成された金属コアと、その
金属コアの一部または全面を覆うはんだコートから構成
されたものであることを基本とし、さらには、金属コア
の材質が銅であることが好ましい。

【００１１】また、本発明に係るはんだボールの搭載方
法は、はんだボール転写シートのベース樹脂上に、２つ
以上の層からなる導体端子が形成されおり、導体端子を
構成する少なくとも１層が、金属板をエッチング方法に
より形成された金属層であるはんだボール転写シートを
用いて、半導体装置のパッドの位置に合わせて、前記導
体端子を一括転写することにより、半導体装置を基板に
実装するためのはんだボールを搭載することを特徴とす
る。

【００１２】また、前記導体端子が、ベース樹脂側から
順に金属層、はんだ層の２層で形成されているのが良
く、さらには、ベース樹脂側から順にはんだ層、金属
層、はんだ層の３層で構成され、あるいはさらに、ベー
ス樹脂と該ベース樹脂に接するはんだ層との間に、接着
金属層を設けるのがより好ましい。さらには、金属層の
材質が銅であることが好ましい。

【００１３】本発明に係る第２のはんだボールの搭載方
法は、はんだボール転写シートのベース樹脂上に導体端
子が形成されおり、その導体端子が金属板をエッチング
する方法により形成された金属コアと、金属コアの一部
または全面を覆うはんだコートにより構成されているは
んだボール転写シートを用いて、半導体装置のパッドの
位置に合わせて、前記導体端子を一括転写することによ
り、半導体装置を基板に実装するためのはんだボールを
搭載することを特徴とする。また、金属コアの材質が銅
であることが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明するが、本発明はこれによって何ら
限定されるものではない。

【００１５】図１は、本発明の第１の実施形態によるは
んだボールの搭載方法を説明するための図で、図１
（ｄ）は、第１の搭載方法により得られるはんだボール
搭載済み半導体装置の構造を示す断面図である。はんだ
ボール搭載済み半導体装置１１は、半導体装置１０とは
んだボール１２から構成され、はんだボール１２は、金
属コア１３とその側面を覆うはんだコート１４から構成
される。金属コア１３は、金属板をエッチングする方法
により形成されるが、はんだボールの搭載に用いるはん
だボール転写シート２１は、図１（ａ）（図２（ｅ）参
照）に示すように、ベース樹脂２２上に導体端子２３が
設けられており、導体端子２３はベース樹脂２２側から
順に金属層２４、はんだ層２５の２層で構成されてい
る。

【００１６】第１の搭載方法では、まず、はんだボール
転写シート２１を、ボンディング装置の基板受け台２０
２の所定の位置に置き、吸着孔２０１を有する加熱加圧
ツール２００に、半導体装置１０を吸着固定する。半導
体装置１０は、インターポーザ１６上に半導体チップ１
７をマウントし、続いて、ワイヤーボンディングなどの
工法で、インターポーザ１６の配線と半導体チップ１７
の電極を接続した後、封止樹脂１８でモールドしたもの
である。インターポーザ１６には、はんだボール１２を
搭載するためのパッド１５（以下、半導体装置１０のパ
ッド１５）が形成されている。

【００１７】次に、はんだボール転写シート２１および
半導体装置１０に、予め形成されている位置決めマーク
を、画像認識装置により読み取り、はんだボール転写シ
ート２１の導体端子２３と、半導体装置１０のパッド１
５とを対向させ、正確に位置合わせする（ａ）。続い
て、加熱加圧ツール２００を降下させ、半導体装置１０
をはんだボール転写シート２１に、所定の温度および圧
力で平行に押し付ける（ｂ）。はんだ層２５が溶融温度
に到達した時点で、はんだ層２５の一部が金属層２４の
側面に回り込み、表面張力の均衡がとれた形状に変化す
る（ｃ）。所定の時間だけ加熱加圧した後、加熱加圧ツ
ール２００を上昇させ、半導体装置１０およびはんだボ
ール転写シート２１を加熱加圧ツール２００から取り外
す。はんだ層２５が凝固した後に、ベース樹脂２２を除
去することにより、はんだボール１２が一括転写された
はんだボール搭載済み半導体装置１１が得られる
（ｄ）。

【００１８】本発明の第１の実施形態によるはんだボー
ルの搭載方法に用いる、はんだボール転写シート２１で
は、導体端子２３を構成する金属層２４の側面には、は
んだの被膜が形成されないため、はんだ層２５が溶融温
度に到達した時点で、はんだ層２５の一部が金属層２４
の側面に回り込むようにする必要がある。印加する圧力
が小さい場合や、金属層２４に対するはんだの濡れ性が
悪い場合には、金属層２４の側面には回り込まないが、
これは圧力や温度の最適化、濡れ性の向上、または、は
んだ層２５のはんだ量の最適化を図ることにより、容易
に解決できる。逆に言えば、それらを適切に調整すれ
ば、金属層２４の側面にはんだ層２５の１部が回り込ま
ないようにすることもできる。

【００１９】また、図１（ｄ）から分かるように、転写
されたはんだボール１２の端面（図では下面）には、は
んだボール１２のコアとなる金属コア１３が露出してい
る。はんだ層２５のはんだの量が少ない場合には、半導
体装置１１を基板に実装する際に、はんだによる接合が
困難になることもある。これは、実装時に金属コア１３
の露出面にはんだが回り込むように、はんだの量を調整
することで容易に解決できる。

【００２０】図２は、本発明の第１の実施形態によるは
んだボールの搭載方法に用いる、はんだボール転写シー
トの製造方法を説明するための図である。まず、ベース
樹脂２２および金属板２６からなる２層シートを用意す
る（ａ）。２層シートは、ベース樹脂２２上に金属板２
６を、加熱加圧し積層して得ることができる。また、金
属板２６上に樹脂ワニスを均一に塗工した後、乾燥して
得る方法もある。次に、金属板２６上にメッキマスク２
８を形成し（ｂ）、続いて、電解メッキまたは無電解メ
ッキにより、金属板２６上に、導体端子２３の１部を構
成するはんだ層２５を形成する（ｃ）。その後、メッキ
マスク２８を剥離し（ｄ）、形成されたはんだ層２５を
エッチングマスクとして、金属板２６をエッチングし、
導体端子２３の１部を構成する金属層２４を形成して
（ｅ）、はんだボール転写シート２１が得られる。

【００２１】導体端子２３の金属層２４（はんだボール
のコアとなる）は、エッチング可能な金属または合金で
あればどのようなものでも良いが、一般的には、銅板の
ような金属板が用いられる。銅を用いることにより、電
気抵抗を大幅に低減することができ、さらには、はんだ
ボール接合部の耐湿信頼性が向上することが期待でき
る。銅以外の金属または合金でも、エッチング可能では
んだボールのコアとして適したものであれば、このはん
だボール転写シート２１の製造方法を適用することがで
きる。

【００２２】また、はんだ層２５に用いられるはんだ
は、電解メッキまたは無電解メッキ可能なものであれば
どのようなものでも良く、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はん
だが挙げられる。さらに、近年急速に開発が進められて
いる、Ｓｎ−Ｓｂ，Ｓｎ−Ｃｕ，Ｓｎ−Ａｇ系などの、
いわゆる鉛フリーはんだも、メッキ可能なものであれば
使用できる。

【００２３】導体端子２３の大部分を占める金属層２４
は、厚みの均一な金属板２６をエッチングする方法で形
成されるため、各導体端子２３の金属層２４の厚みは非
常に均一である。また、はんだ層２５を無電解メッキに
より形成する場合には、はんだ層２５の厚みは非常に均
一になる。従って、導体端子２３の厚みは非常に均一で
あり、導体端子２３の厚みばらつきによるはんだボール
の転写ミスは発生しない。これに対して、はんだ層２５
を電解メッキにより形成する場合には、はんだ層２５の
厚みばらつきが多少発生はするが、電解メッキだけでは
んだボールを形成する従来の技術と比較すれば、無視で
きるくらいに小さい。

【００２４】図３は、本発明の第２の実施形態によるは
んだボールの搭載方法を説明するための図で、図３
（ｄ）は、第２の搭載方法により得られるはんだボール
搭載済み半導体装置の構造を示す断面図である。はんだ
ボール搭載済み半導体装置３１は、半導体装置１０とは
んだボール３２から構成され、はんだボール３２は、金
属コア３３とその全面を覆うはんだコート３４から構成
されるのが特徴である。金属コア３３は、金属板をエッ
チングする方法により形成されるが、はんだボールの搭
載に用いるはんだボール転写シート４１は、図３（ａ）
（図４（ｆ）参照）に示すように、ベース樹脂４２上に
導体端子４３が設けられており、導体端子４３はベース
樹脂４２側から順に、第２のはんだ層４９、金属層４
４、はんだ層４５の３層で構成されているのが特徴であ
る。

【００２５】第２の搭載方法は、前記第１の搭載方法と
同様であるが、転写時のはんだ層の挙動が異なる。すな
わち、はんだボール転写シート４１と半導体装置１０を
加熱加圧する（ｂ）ことにより、はんだ層４５および第
２のはんだ層４９が溶融温度に到達した時点で、両はん
だ層４５，４９の一部が金属層４４の側面に回り込む。
また、このようにして搭載されたはんだボール３２で
は、金属層４４（金属コア３３）がはんだボール３２の
内部に包み込まれ、表面に露出しない。

【００２６】図４は、本発明の第２の実施形態によるは
んだボールの搭載方法に用いる、はんだボール転写シー
ト４１の製造方法を説明するための図である。まず、金
属板４６の両面にメッキマスク４８，４８’を形成する
（ａ）。その際、金属板４６の表裏のメッキマスク４
８，４８’を正確に位置合わせしておくことが重要であ
る。次に、電解メッキまたは無電解メッキにより、金属
板４６の両面に、導体端子４３の１部を構成するはんだ
層４５および第２のはんだ層４９を形成し（ｂ）、続い
て、金属板４６の第２のはんだ層４９が形成された方の
面にベース樹脂４２を積層する（ｃ）。または、金属板
４６の第２のはんだ層４９が形成された方の面に、樹脂
ワニスを均一に塗工した後、乾燥する方法もある。その
後、ベース樹脂４２に接していない側のメッキマスク４
８を剥離し（ｄ）、形成されたはんだ層４５をエッチン
グマスクとして、金属板４６をエッチングし、導体端子
４３の１部を構成する金属層４４を形成する（ｅ）。最
後に、ベース樹脂４２に接しているメッキマスク４８’
を除去して（ｆ）、はんだボール転写シート４１が得ら
れる。

【００２７】導体端子４３とベース樹脂４２との密着性
が低い場合には、メッキマスク４８’を除去する工程
（ｆ）を省略することにより、ベース樹脂４２と残され
たメッキマスク４８’とで密着性を確保し、ベース樹脂
４２から導体端子４３が剥離するのを防ぐことができ
る。また、第２のはんだ層４９とベース樹脂４２の、双
方または一方に表面処理を施し、密着性を向上させても
よい。さらには、第２のはんだ層４９の表面に、ベース
樹脂４２との密着性の高い接着金属層を形成し、その接
着金属層にベース樹脂４２を形成すれば、密着性を向上
することができる。この接着金属層としては、例えばニ
ッケルが挙げられ、電解メッキまたは無電解メッキによ
り形成することができる。この場合には、導体端子４３
の構成は、ベース樹脂４２側から順に接着金属層、第２
のはんだ層４９、金属層４４、はんだ層４５の４層構造
になる。

【００２８】図５は、本発明の第３の実施形態によるは
んだボールの搭載方法を説明するための図で、図５
（ｄ）は、第３の搭載方法により得られるはんだボール
搭載済み半導体装置の構造を示す断面図である。はんだ
ボール搭載済み半導体装置５１は、第２の搭載方法によ
り得られるはんだボール搭載済み半導体装置３１と同様
である。はんだボールの搭載に用いるはんだボール転写
シート６１は、図５（ａ）（図６（ｅ）参照）に示すよ
うに、ベース樹脂６２上に設けられた導体端子６３が、
ベース樹脂６２側から順に、全ての導体端子６３に渡っ
てつながっている第２のはんだ層６９、金属層６４、お
よびはんだ層６５の、３層で構成されているのが特徴で
ある。

【００２９】第３の搭載方法は、前記第１の搭載方法と
同様であるが、転写時のはんだ層の挙動が異なる。すな
わち、第２のはんだ層６９が全ての導体端子６３に渡っ
てつながっているため、転写時に隣り合う導体端子６３
が、第２のはんだ層６９によりブリッジを発生するよう
に思えるが、第２のはんだ層６９のはんだ量を適正に調
整すれば、ブリッジは発生しない。また、半導体装置１
０のパッド１５周辺には、一般にソルダーレジストが形
成されており、はんだの濡れ性が悪いため、ブリッジが
発生しにくくなっている。

【００３０】図６は、本発明の第３の実施形態によるは
んだボールの搭載方法に用いる、はんだボール転写シー
トの製造方法を説明するための図である。まず、金属板
６６の片面にメッキマスク６８を形成する（ａ）。次
に、電解メッキまたは無電解メッキにより、金属板６６
の両面に、導体端子６３の１部となる、はんだ層６５お
よび第２のはんだ層６９を形成し（ｂ）、続いて、第２
のはんだ層６９が形成された方の面に、ベース樹脂６２
を積層する（ｃ）。または、第２のはんだ層６９が形成
された方の面に、樹脂ワニスを均一に塗工した後、乾燥
する方法もある。その後、メッキマスク６８を剥離し
（ｄ）、形成されたはんだ層６５をエッチングマスクと
して、金属板６６をエッチングし、導体端子６３を構成
する金属層６４を形成して（ｅ）、はんだボール転写シ
ート６１が得られる。

【００３１】第２のはんだ層６９のはんだ量（厚み）を
調整するのは容易である。例えば、第２のはんだ層６９
のはんだ量（厚み）を、はんだ層６５のはんだ量（厚
み）より少なくする方法について説明する。図６（ａ）
において、金属板６６の片面にメッキマスク６８を形成
する際に、反対側の面にも全面にメッキマスクを形成し
ておく。そして、電解メッキまたは無電解メッキによ
り、所定の時間だけはんだ層６５を形成する。このとき
には、はんだ層６５は目標の厚みまで形成されていな
い。全面に形成したメッキマスクを剥離し、電解メッキ
または無電解メッキにより、はんだ層６５を目標の厚み
まで形成する。このようにして、第２のはんだ層６９の
はんだ量（厚み）を、はんだ層６５より少なくすること
ができる。全面に形成したメッキマスクを除去するまで
の時間を調整することにより、第２のはんだ層６９のは
んだ量（厚み）を調整することができる。一方、第２の
はんだ層６９のはんだ量（厚み）を、はんだ層６５より
多くしたい場合には、上述の方法とは逆に、金属板６６
のはんだ層６５を形成する面に、全面にメッキマスクを
形成し、その後は同様な方法ではんだ層６５および第２
のはんだ層６９を形成していけばよい。

【００３２】図７は、本発明の第４の実施形態によるは
んだボールの搭載方法を説明するための図で、図７
（ｄ）は、第４の搭載方法により得られるはんだボール
搭載済み半導体装置の構造を示す断面図である。はんだ
ボール搭載済み半導体装置７１は、第１の搭載方法によ
り得られるはんだボール搭載済み半導体装置１１と同様
である。はんだボールの搭載に用いるはんだボール転写
シート８１は、図７（ａ）（図８（ｅ）参照）に示すよ
うに、ベース樹脂８２上に設けられた導体端子８３が、
金属コア８４および金属コア８４の上面と側面を覆うは
んだコート８５で構成されているのが特徴である。

【００３３】第４の搭載方法は、前記第１の搭載方法と
同様であるが、転写時のはんだ層の挙動が異なる。すな
わち、あらかじめ金属コア８４の側面にはんだコート８
５が形成されているため、はんだが回り込む挙動は見ら
れない。

【００３４】図８は、本発明の第４の実施形態によるは
んだボールの搭載方法に用いる、はんだボール転写シー
トの製造方法を説明するための図である。まず、ベース
樹脂８２および金属板８６からなる２層シートを用意す
る（ａ）。２層シートは、ベース樹脂８２上に金属板８
６を、加熱・加圧し積層して得ることができる。また、
金属板８６上に樹脂ワニスを均一に塗工した後、乾燥し
て得る方法もある。次に、金属板８６上にエッチングマ
スク８７を形成し（ｂ）、続いて、金属板８６をエッチ
ングし、導体端子８３の１部を構成する金属コア８４を
形成する（ｃ）。その後、エッチングマスク８７を剥離
し（ｄ）、無電解メッキにより、金属コア８４の表面に
導体端子８３の１部を構成するはんだコート８５を形成
して（ｅ）、はんだボール転写シート８１が得られる。

【００３５】図９は、本発明の第５の実施形態によるは
んだボールの搭載方法を説明するための図で、図９
（ｄ）は、第５の搭載方法により得られるはんだボール
搭載済み半導体装置の構造を示す断面図である。はんだ
ボール搭載済み半導体装置９１は、第２の搭載方法によ
り得られるはんだボール搭載済み半導体装置３１と同様
である。はんだボールの搭載に用いるはんだボール転写
シート１０１は、図９（ａ）（図１０（ｈ）参照）に示
すように、ベース樹脂１０２上に設けられた導体端子１
０３が、ベース樹脂１０２側から順に、全ての導体端子
１０３に渡ってつながっているはんだ層１０９、金属コ
ア１０４、および金属コア１０４の上面と側面を覆うは
んだコート１０５で構成されているのが特徴である。

【００３６】第５の搭載方法は、前記第１の搭載方法と
同様であるが、転写時のはんだ層の挙動が異なる。すな
わち、あらかじめ金属コア１０４の側面にはんだコート
１０５が形成されているため、はんだが回り込む挙動は
見られない。また、はんだ層１０９が全ての導体端子１
０３に渡ってつながっているため、転写時に隣り合う導
体端子１０３が、はんだ層１０９によりブリッジを発生
するように思えるが、はんだ層１０９のはんだ量を適正
に調整すれば、ブリッジは発生しない。また、半導体装
置１０のパッド１５周辺には、一般にソルダーレジスト
が形成されており、はんだの濡れ性が悪いため、ブリッ
ジが発生しにくくなっている。

【００３７】図１０は、本発明の第５の実施形態による
はんだボールの搭載方法に用いる、はんだボール転写シ
ートの製造方法を説明するための図である。まず、金属
板１０６の片面にメッキマスク１０８を形成する
（ａ）。次に、電解メッキまたは無電解メッキにより、
金属板１０６の片面にはんだ層１０９を形成し（ｂ）、
続いて、メッキマスク１０８を剥離する（ｃ）と共に、
金属板１０６のはんだ層１０９が形成された面にベース
樹脂１０２を積層する（ｄ）。また、金属板１０６のは
んだ層１０９が形成された面に樹脂ワニスを均一に塗工
した後、乾燥して得る方法もある。その後、エッチング
マスク１０７を形成し（ｅ）、さらに、金属板１０６を
エッチングして、導体端子１０３の１部を構成する金属
コア１０４を形成する（ｆ）。最後に、エッチングマス
ク１０７を剥離し（ｇ）、電解メッキまたは無電解メッ
キにより、金属コア１０４の表面に導体端子１０３の１
部を構成するはんだコート１０５を形成して（ｈ）、は
んだボール転写シート１０１が得られる。

【００３８】第１〜第３の実施形態によるはんだボール
の搭載方法に用いるはんだボール転写シートは、いずれ
も金属層２４、４４、６４の側面には、はんだの被膜は
形成されていない。はんだ層のはんだ量の調整、転写時
の温度および圧力の最適化、金属層のはんだ濡れ性の向
上などを図ることにより、転写後のはんだボール１２、
３２、５２の金属コアの側面にはんだが回り込む。しか
しながら、転写時の温度および圧力には制限があり、転
写後のはんだボールの金属コアの側面にはんだを回り込
ませるのが困難な場合には、はんだボール転写シートを
作製した後に、導体端子２３、４３、６３の表面（側
面）に、電解メッキまたは無電解メッキによりはんだの
被膜を形成すればよい。これにより、金属層の側面にも
はんだが形成されるため、転写時の温度および圧力に制
限があっても、転写後のはんだボールの金属コアは、は
んだ層で包まれた形になる。

【００３９】以上のように、本発明によるはんだボール
の搭載方法に用いるはんだボール転写シートは、はんだ
ボールのコアとなる金属層または金属コアを、金属板を
エッチングする方法で形成するため、電解メッキまたは
無電解メッキだけではんだボールを形成する場合より
も、製造時間および製造コストを大幅に低減することが
できる。また、はんだボールの大きさや信頼性の観点か
ら判断して、金属板の厚みを可能な限り大きくすること
により、エッチング工程の割合を増加させることができ
れば、製造時間および製造コストのさらなる低減が可能
である。

【００４０】金属層および金属コアは、厚みの均一な金
属板からエッチング工程により得られるため、厚みばら
つきのない均一な金属層および金属コアが得られ、無電
解メッキで形成されたはんだ層およびはんだコートは、
厚みばらつきがなく均一である。また、電解メッキで形
成されたはんだ層およびはんだコートには、厚みばらつ
きが多少発生はするが、電解メッキだけではんだボール
を搭載する従来の技術と比較して、厚みばらつきは無視
できるくらいに小さい。

【００４１】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はこれによって何ら限定されるもので
はない。

【００４２】実施例１（図２参照） 厚み０.２５ｍｍの圧延銅板（金属板２６）に、シリコ
ーン変性ポリイミド（ベース樹脂２２）を積層し、銅板
と樹脂層からなる２層シートを得た。この２層シートの
銅板面に対して、ドライフィルムレジスト（メッキマス
ク２８）を積層し、露光、現像した後、Ｓｎ−Ｐｂ共晶
はんだを電解メッキすることにより、厚み２０μｍのは
んだ（はんだ層２５）を形成した。さらに、ドライフィ
ルムレジスト（メッキマスク２８）を剥離し、銅板エッ
チングの工程を経て、ピッチ０.５ｍｍ、直径０.２５ｍ
ｍの銅円柱（金属層２４）を４０９６個形成し、本発明
の第１の実施形態によるはんだボールの搭載方法に用い
るはんだボール転写シート２１を作製した。

【００４３】実施例２（図４参照） 厚み０.２５ｍｍの圧延銅板（金属板４６）の両面に、
ドライフィルムレジスト（メッキマスク４８，４８’）
を積層し、露光、現像した後、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだを
電解メッキすることにより、厚み２０μｍのはんだ（は
んだ層４５,４９）を両面に形成した。はんだを形成し
た銅板に、シリコーン変性ポリイミド（ベース樹脂４
２）を積層した後、ベース樹脂４２に接していない側の
ドライフィルムレジスト（メッキマスク４８，４８’）
を剥離し、銅板エッチングの工程を経て、ピッチ０.５
ｍｍ、直径０.２５ｍｍの銅円柱（金属層４４）を４０
９６個形成し、本発明の第２の実施形態によるはんだボ
ールの搭載方法に用いるはんだボール転写シート４１を
作製した。ベース樹脂に接しているドライフィルムは剥
離しなかった。

【００４４】実施例３（図６参照） 厚み０.２５ｍｍの圧延銅板（金属板６６）の片面に、
ドライフィルムレジスト（メッキマスク６８）を積層
し、露光、現像した後、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだを電解メ
ッキすることにより、厚み２０μｍのはんだ（はんだ層
６５）と、厚み１０μｍのはんだ（第２のはんだ層６
９，全面はんだメッキ）を形成した。全面はんだメッキ
された銅板の面に、シリコーン変性ポリイミド（ベース
樹脂６２）を積層した。ドライフィルムレジスト（メッ
キマスク６８）を剥離し、銅板エッチングの工程を経
て、ピッチ０.５ｍｍ、直径０.２５ｍｍの銅円柱（金属
層６４）を４０９６個形成し、本発明の第３の実施形態
によるはんだボールの搭載方法に用いるはんだボール転
写シート６１を作製した。

【００４５】実施例４（図８参照） 厚み０.２５ｍｍの圧延銅板（金属板８６）に、シリコ
ーン変性ポリイミド（ベース樹脂８２）を積層し、銅板
と樹脂層からなる２層シートを得た。この２層シートの
銅板面に対して、ドライフィルムレジスト（エッチング
マスク８７）を積層し、露光、現像した後、銅板をエッ
チングし、最後にドライフィルムレジスト（エッチング
マスク８７）剥離の工程を経て、ピッチ０.５ｍｍ、直
径０.２５ｍｍの銅円柱（金属コア８４）を４０９６個
形成した。さらに、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだを無電解メッ
キすることにより、厚み２０μｍのはんだ（はんだコー
ト８５）を形成し、本発明の第４の実施形態によるはん
だボールの搭載方法に用いるはんだボール転写シート８
１を作製した。

【００４６】実施例５（図１０参照） 厚み０.２５ｍｍの圧延銅板（金属板１０６）の片面に
ドライフィルムレジスト（メッキマスク１０８）を積層
し、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだを無電解メッキすることによ
り、厚み１０μｍのはんだ（はんだ層１０９）を形成し
た。ドライフィルムレジスト（メッキマスク１０８）を
剥離し、はんだメッキされた銅板の面にシリコーン変性
ポリイミド（ベース樹脂１０２）を積層した。銅板面に
対して、ドライフィルムレジスト（エッチングマスク１
０７）を積層し、露光、現像した後、銅板をエッチング
し、ドライフィルムレジスト（エッチングマスク１０
７）剥離の工程を経て、ピッチ０.５ｍｍ、直径０.２５
ｍｍの銅円柱（金属コア１０４）を４０９６個形成し
た。さらに、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだを無電解メッキする
ことにより、厚み２０μｍのはんだ（はんだコート１０
５）を形成し、本発明の第５の実施形態によるはんだボ
ールの搭載方法に用いるはんだボール転写シート１０１
を作製した。

【００４７】実施例１〜５で作製したはんだボール転写
シートを用いて、それぞれ半導体装置１０に対するはん
だボールの転写・搭載を行なった（図１，３，５，７，
９参照）。転写条件はいずれも、加熱加圧ツール２００
の温度：１５０℃、基板受け台２０２の温度：２５０
℃、荷重：６kgｆ／４０９６ボール、加熱加圧時間：１
０秒、とした。各実施例についてそれぞれ１０サンプル
を作製し、上記の条件により転写・搭載実験を実施した
ところ、全サンプルにおいて４０９６個のはんだボール
が、完全に半導体装置側に転写・搭載されていることが
確認された。半導体装置１０に搭載されたはんだボール
は、ピッチ０.５ｍｍ、直径０.３ｍｍであった。はんだ
ボールの高さは、実施例１および４の場合は０.２６ｍ
ｍ、実施例２、３および５の場合は０.２７ｍｍであっ
た。以上のように、本発明の第１〜第５の実施形態によ
るはんだボールの搭載方法によれば、いずれも本発明の
第１または第２の実施形態によると同じ構成のはんだボ
ール搭載済み半導体装置を製造することができる。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述したように、金属層または金属
コアとそれの一部または全面を覆うはんだコートにより
構成された、導体端子を形成したはんだボール転写シー
トを用いて、半導体装置に導体端子を一括転写しはんだ
ボールを搭載する、本発明によれば、はんだボール搭載
済み半導体装置を低コストで製造提供することができ、
かつ生産性を大幅に向上することができる。また、はん
だボール転写シートを用いることにより、半導体装置に
はんだボールを容易に搭載することができるだけでな
く、搭載したはんだボールは金属コアを有しているた
め、接続部分の耐湿信頼性を大幅に向上できる上、金属
コアに銅を使用した場合には、電気抵抗も大幅に低減で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による、はんだボール
の搭載方法を示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態によるはんだボールの
搭載方法に用いる、はんだボール転写シートの製造方法
を示す断面図である。

【図３】本発明の第２の実施形態による、はんだボール
の搭載方法を示す断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態によるはんだボールの
搭載方法に用いる、はんだボール転写シートの製造方法
を示す断面図である。

【図５】本発明の第３の実施形態による、はんだボール
の搭載方法を示す断面図である。

【図６】本発明の第３の実施形態によるはんだボールの
搭載方法に用いる、はんだボール転写シートの製造方法
を示す断面図である。

【図７】本発明の第４の実施形態による、はんだボール
の搭載方法を示す断面図である。

【図８】本発明の第４の実施形態によるはんだボールの
搭載方法に用いる、はんだボール転写シートの製造方法
を示す断面図である。

【図９】本発明の第５の実施形態による、はんだボール
の搭載方法を示す断面図である。

【図１０】本発明の第５の実施形態によるはんだボール
の搭載方法に用い、るはんだボール転写シートの製造方
法を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 半導体装置 １１，３１，５１，７１，９１ はんだボール搭載
済み半導体装置 １２，３２，５２，７２，９２ はんだボール １３，３３，５３，７３，９３ 金属コア １４，３４，５４，７４，９４ はんだコート １５ パッド １６ インターポーザ １７ 半導体チップ １８ 封止樹脂 ２１，４１，６１，８１，１０１ はんだボール転写
シート ２２，４２，６２，８２，１０２ ベース樹脂 ２３，４３，６３，８３，１０３ 導体端子 ２４，４４，６４ 金属層 ２５，４５，６５，１０９ はんだ層 ２６，４６，６６，８６，１０６ 金属板 ２８，４８，４８’，６８，１０８ メッキマスク ４９，６９ 第２のはんだ層 ８４，１０４ 金属コア ８５，１０５ はんだコート ８７，１０７ エッチングマスク ２００ 加熱加圧ツール ２０１ 吸着孔 ２０２ 基板受け台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八月朔日 猛 東京都品川区東品川２丁目５番８号 住友 ベークライト株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体装置を基板に実装するためのはん
   だボールを有する、はんだボール搭載済み半導体装置で
   あって、該はんだボールが、金属板をエッチングする方
   法により形成された金属コアと、該金属コアの一部また
   は全面を覆うはんだコートにより構成されていることを
   特徴とする、はんだボール搭載済み半導体装置。
2. 【請求項２】 金属コアの材質が銅であることを特徴と
   する、請求項１記載のはんだボール搭載済み半導体装
   置。
3. 【請求項３】 ベース樹脂上に２つ以上の層からなる導
   体端子が形成されており、該導体端子を構成する１層
   が、金属板をエッチングする方法により形成された金属
   層であるはんだボール転写シートを用いて、半導体装置
   のパッドの位置に合わせて、前記導体端子を一括転写す
   ることにより、半導体装置を基板に実装するためのはん
   だボールを搭載することを特徴とするはんだボールの搭
   載方法。
4. 【請求項４】 はんだボール転写シートに形成された導
   体端子が２層で構成され、ベース樹脂側から、金属層、
   はんだ層の順に形成されていることを特徴とする、請求
   項３記載のはんだボールの搭載方法。
5. 【請求項５】 はんだボール転写シートに形成された導
   体端子が３層で構成され、ベース樹脂側から、はんだ
   層、金属層、はんだ層の順に形成されていることを特徴
   とする、請求項３記載のはんだボールの搭載方法。
6. 【請求項６】 ベース樹脂と該ベース樹脂に接するはん
   だ層との間に、接着金属層を設けたことを特徴とする、
   請求項５記載のはんだボールの搭載方法。
7. 【請求項７】 ベース樹脂上に導体端子が形成されお
   り、該導体端子が、金属板をエッチングする方法により
   形成された金属コアと、該金属コアの一部または全面を
   覆うはんだコートにより構成されているはんだボール転
   写シートを用いて、半導体装置のパッドの位置に合わせ
   て、前記導体端子を一括転写することにより、半導体装
   置を基板に実装するためのはんだボールを搭載すること
   を特徴とするはんだボールの搭載方法。
8. 【請求項８】 金属層または金属コアの材質が銅である
   ことを特徴とする、請求項３ないし請求項７のいずれか
   に記載のはんだボールの搭載方法。