JP2001036250A - 多層配線基板の製造方法、多層配線基板およびそれを用いた半導体装置 - Google Patents

多層配線基板の製造方法、多層配線基板およびそれを用いた半導体装置

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JP2001036250A JP11203019A JP20301999A JP2001036250A JP 2001036250 A JP2001036250 A JP 2001036250A JP 11203019 A JP11203019 A JP 11203019A JP 20301999 A JP20301999 A JP 20301999A JP 2001036250 A JP2001036250 A JP 2001036250A
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bump
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Yasumichi Hatanaka
康道 畑中
Kazuhiro Tada
和弘 多田
Seiji Oka
誠次 岡
Hirofumi Fujioka
弘文 藤岡
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 工程時間の短縮化を図るとともに歩留りおよ
び信頼性の向上を図ることができる多層配線基板および
その製造方法を提供する。また、安価で信頼性の高い半
導体装置を提供する。 【解決手段】 複数枚の配線基板１を備え、これらの配
線基板間が熱硬化性の樹脂組成物を主成分とする樹脂組
成物層３で接合されるとともに配線基板相互の配線間が
バンプ２で電気的に接続された多層配線基板の製造方法
であって、少なくとも２枚の前記配線基板１を、これら
の配線基板１間に前記樹脂組成物層３およびバンプ２を
介在させて対向配置し、前記バンプの融点以下の温度で
前記樹脂組成物層を溶融させた後、前記配線基板の間隔
を一定に保持しながら前記バンプの融点以上の温度でバ
ンプを溶融させ、前記配線基板相互を電気的に接続後、
前記バンプの融点以下の温度で前記樹脂組成物層を硬化
させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等に用
いる多層配線基板の製造方法、多層配線基板およびそれ
を用いた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最先端のロジックデバイスでは、演算処
理能力の向上のために、ＬＳＩの高集積化が進行し、こ
れらのＬＳＩをアセンブリする半導体パッケージに対し
ては多ピン化、高放熱化、高速化が要求されている。
【０００３】これらの要求を実現するため半導体パッケ
ージに用いられる配線基板に対して微細配線技術が必要
となり、ビルドアップ法とよばれる導体配線層と絶縁層
とを交互に逐次積み上げる逐次積層プロセスで多層配線
基板が製造されている。しかしながら、このようなビル
ドアップ法による多層配線基板の製造は、逐次積層のた
め一連の工程を必要な層数分だけ繰り返し行うものであ
り、極めて長い工程時間を要するだけでなく、各層を形
成するごとに断線、短絡などの欠陥が統計的な確立で発
生する。このため最終の多層配線基板の歩留りは、各層
ごとの工程歩留りの掛け算となるので、層数の増加とと
もに歩留りの向上が困難となる。
【０００４】そこで、上述のような多層配線基板の製造
方法の問題点を改良するための提案がなされ、特開平９
−２８３９３１号公報では、導体層の多層形成を容易に
して製造歩留りの向上を図ることができ、かつ信頼性の
高い多層配線基板を容易に得ることができ、製造コスト
を引き下げることを可能にする多層配線基板を提供する
ために、配線パターンが形成されたコア基板の少なくと
も一方の外面上に配線パターンが形成された複数枚の配
線基板が相互に位置合わせして積層され、前記配線基板
の接合面で、基板接合層を介して前記配線基板の外面に
形成された配線パターン間を電気的に接続して一体に接
合した多層配線基板が開示されている。
【０００５】しかしながら、実際には、複数枚の配線基
板を一体に接合するとともに電気的に接続する製造工程
の実施が困難であるという問題があった。すなわち、例
えば２枚の配線基板を接合するために、一方の配線基板
の積層面に、配線間を接続するための接続部としての銅
粉入り鉛―錫共晶はんだぺーストと、配線基板間を接合
するための接合部としてのエポキシ系ワニスを印刷し、
２枚の配線基板を相互に位置合わせし、加圧および加熱
して一体に接合する工程において、鉛―錫共晶はんだの
融点以上の温度で加熱加圧して一体に接合すると、鉛―
錫共晶はんだおよびエポキシ系ワニスが液状であるため
に、加圧により鉛―錫共晶はんだおよびエポキシ系ワニ
スが配線基板間から流れ出し、配線パターン間を電気的
に接続することが出来ないという問題があった。一方、
鉛―錫共晶はんだの融点未満の温度で加熱加圧して一体
に接合すると、鉛―錫共晶はんだが溶融して最適な接続
状態となる前にエポキシ系ワニスが硬化するためはんだ
接合部の接続信頼性が低下したり導通が確保できないと
いう問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
従来のものの問題点を解消するためになされたもので、
工程時間の短縮化を図るとともに歩留りおよび信頼性の
向上を図ることができる多層配線基板の製造方法を提供
することを目的とする。
【０００７】また、工程時間の短縮化を図るとともに歩
留りおよび信頼性の向上を図ることができる多層配線基
板を提供することを目的とする。
【０００８】また、安価で信頼性の高い半導体装置を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の方法に係
る多層配線基板の製造方法は、複数枚の配線基板を備
え、これらの配線基板間が熱硬化性の樹脂組成物を主成
分とする樹脂組成物層で接合されるとともに配線基板相
互の配線間がバンプで電気的に接続された多層配線基板
の製造方法であって、少なくとも２枚の前記配線基板
を、これらの配線基板間に前記樹脂組成物層およびバン
プを介在させて対向配置し、前記バンプの融点未満の温
度で前記樹脂組成物層を溶融させた後、前記配線基板の
間隔を一定に保持しながら前記バンプの融点以上の温度
でバンプを溶融させ、前記配線基板相互を電気的に接続
後、前記バンプの融点未満の温度で前記樹脂組成物層を
硬化させるものである。
【００１０】本発明の第２の方法に係る多層配線基板の
製造方法は、第１の方法において、バンプを両方の配線
基板に形成し、樹脂組成物層を少なくとも一方の配線基
板に形成するものである。
【００１１】本発明の第３の方法に係る多層配線基板の
製造方法は、第１の方法において、一方の配線基板にバ
ンプおよび樹脂組成物層の両方を形成し、他方の基板に
はバンプも樹脂組成物層も形成しないものである。
【００１２】本発明の第４の方法に係る多層配線基板の
製造方法は、第１の方法において、一方の配線基板にバ
ンプを形成し、他方の配線基板に樹脂組成物層を形成す
るものである。
【００１３】本発明の第５の方法に係る多層配線基板の
製造方法は、第１ないし第４のいずれかの方法におい
て、配線基板の少なくとも一方が、ビルドアップ法によ
り配線パターンが形成された配線基板であるものであ
る。
【００１４】本発明の第６の方法に係る多層配線基板の
製造方法は、第１ないし第５のいずれかの方法におい
て、バンプが鉛―錫共晶はんだであるものである。
【００１５】本発明の第７の方法に係る多層配線基板の
製造方法は、第１ないし第５のいずれかの方法におい
て、バンプが鉛を含まないはんだであるものである。
【００１６】本発明の第８の方法に係る多層配線基板の
製造方法は、第１ないし第７のいずれかの方法におい
て、樹脂組成物層は、液状の樹脂組成物を配線基板に塗
布して形成するものである。
【００１７】本発明の第９の方法に係る多層配線基板の
製造方法は、第１ないし第７のいずれかの方法におい
て、樹脂組成物層は、フィルム状の樹脂組成物を配線基
板に貼り付けて形成するものである。
【００１８】本発明の第１０の方法に係る多層配線基板
の製造方法は、第１ないし第９のいずれかの方法におい
て、樹脂組成物層がエポキシ樹脂を含むものである。
【００１９】本発明の第１１の方法に係る多層配線基板
の製造方法は、第１ないし第１０のいずれかの方法にお
いて、樹脂組成物層が充填剤を含むものである。
【００２０】本発明の第１２の方法に係る多層配線基板
の製造方法は、第１ないし第１１のいずれかの方法にお
いて、樹脂組成物層が１８０℃に加熱するまでに溶融す
るものである。
【００２１】本発明の第１３の方法に係る多層配線基板
の製造方法は、第１ないし第１２のいずれかの方法にお
いて、樹脂組成物層が２３０℃で１０秒以内にゲル化し
ないものである。
【００２２】本発明の第１４の方法に係る多層配線基板
の製造方法は、第１ないし第１３のいずれかの方法にお
いて、配線基板を電気的に接続した後の樹脂組成物層
が、１００〜１８０℃でかつ１２時間以内に硬化するも
のである。
【００２３】本発明の第１の構成に係る多層配線基板
は、第１ないし第１４のいずれかに記載の方法により製
造されたものである。
【００２４】本発明の第２の構成に係る半導体装置は、
第１の構成による多層配線基板を用いたものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１（ａ）〜
（ｇ）は、本発明の実施の形態１による多層配線基板の
製造方法を工程順に示す説明図である。図において、１
は配線基板、１ａはバンプ搭載部、２はバンプ、３は熱
硬化性の樹脂組成物を主成分とする樹脂組成物層、４は
加熱ヘッド、５は加熱ステージ、６はオーブンである。
なお、本実施の形態では、配線の幅が例えば３０〜１０
０μｍと狭く、配線間の位置合わせを容易にするために
直径が１５０〜２００μｍ程度の例えば円形のバンプ搭
載部１ａを設けているが、このバンプ搭載部１ａは無く
てもよい。
【００２６】製造方法は、まず、配線間接続のためのバ
ンプ搭載部１ａを備えた配線基板１を形成する｛図１
（ａ）｝。次に、両方の配線基板１のバンプ搭載部１ａ
にバンプ２を形成する｛図１（ｂ）｝。次に、バンプ２
を形成した一方または両方（図１では一方）の配線基板
１に樹脂組成物層３を形成する｛図１（ｃ）｝。次に、
バンプ２および樹脂組成物層３を形成した配線基板１を
所定温度すなわちバンプ２の融点未満でしかも樹脂組成
物層３の融点以上の温度に設定した加熱ステージ５に位
置決めして固定する。また、バンプ２のみを形成した配
線基板１を加熱ヘッド４に位置決めして固定する。加熱
ステージ５が所定の温度すなわちバンプ２の融点未満で
しかも樹脂組成物層３の融点以上の温度に加温されてい
るため、配線基板１に形成した樹脂組成物層３は溶融状
態となっている｛図１（ｄ）｝。次に、加熱ヘッド４を
動かし、加熱ヘッド４に固定した配線基板１のバンプ２
と加熱ステージ５に固定した配線基板１のバンプ２を接
触させる。更に、バンプ２同士を接触させた配線基板の
間隔をバンプ２同士が接触状態を保つように一定に保持
したまま、所定のプロファイルで加熱ヘッド４を昇温し
て配線基板１、バンプ２および樹脂組成物層３をバンプ
２の融点以上の温度に加熱する。樹脂組成物層３および
バンプ２を共に溶融状態として相互の配線基板１を電気
的に接続する｛図１（ｅ）｝。次に、配線基板１の間隔
を一定に保持したまま、所定のプロファイルで加熱ヘッ
ド４を降温して配線基板１、バンプ２および樹脂組成物
層３を融点未満の温度に冷却する。樹脂組成物層３およ
びバンプ２は共に固化する｛図１（ｆ）｝。次に、接合
された多層配線基板を、バンプ２の融点未満でしかも樹
脂組成物層３が硬化可能な所定温度に設定したオーブン
６中に樹脂組成物層３が硬化するまで所定時間置いて、
樹脂組成物層３を硬化させる｛図１（ｇ）｝。
【００２７】上記のような製造方法によれば、樹脂組成
物層３が溶融状態で固体のバンプ２を接触させるので、
バンプ２間に樹脂組成物がかみ込むことなく接合が可能
となり、電気的接続の信頼性の高い多層配線基板が得ら
れる。また、バンプ２が溶融して配線基板１間を電気的
に接続する時に、周囲に存在している樹脂組成物も溶融
しているため、樹脂組成物に拘束されることなく、バン
プ２は最適な接合形状の形成が可能となり、これによっ
ても電気的接続の信頼性の高い多層配線基板が得られ
る。更に、配線基板１間は常に一定の間隔で保持されて
いるため樹脂組成物やバンプ２が溶融して液状化しても
配線基板１間から流失してしまうこともないので、接合
の信頼性が向上する。
【００２８】間隔を一定に保持しないで、加圧しながら
同様の工程を行うと、バンプ２溶融と同時に配線基板１
の間隔が狭まり溶融した樹脂組成物やバンプ２が溶配線
基板間から流失してしまい、電気的な接続が不可能とな
る。
【００２９】配線基板１は、例えばガラスエポキシ銅張
り基板を用いて、一般の配線基板製造方法であるサブト
ラクティブ法により、配線および配線基板間接続のため
のバンプ搭載部１ａを形成する。
【００３０】配線基板１の基板材料に関して特に制限は
ないが、ガラスエポキシ基板以外の耐熱エポキシ樹脂、
ビスマレイミド・トリアジン（ＢＴ）およびポリフェニ
レンエーテル等の熱可塑性樹脂を変性した基板材料など
各種の基板材料が本実施の形態において適用が可能であ
る。また、各種のセラミックの配線基板、セラミック絶
縁層と有機絶縁層を複合した配線基板およびポリイミド
などのフィルムを用いた配線基板も本実施の形態におい
て適用が可能である。更に、異なった基板材料の配線基
板の組み合わせでも本実施の形態において適用が可能で
ある。
【００３１】本実施の形態に用いることのできるバンプ
２の材料としては、錫―鉛系のはんだ、錫―銀系、錫―
銅系、錫―亜鉛系、錫―ビスマス系等の鉛フリーはんだ
等のいずれの低温溶融金属も適用可能である。また、こ
れらの系にさらにビスマス、銅、金などを添加したいず
れの低温溶融金属も本実施の形態において適用可能であ
る。接続信頼性の観点からは錫−鉛系の共晶はんだが好
ましく、中でも、錫―鉛系（錫６３重量％）の共晶はん
だ（融点１８３℃）が信頼性の点から望ましい。また、
鉛を含有しないものを用いれば環境に対する負荷を低減
することが可能となる。
【００３２】バンプ２は配線基板１に例えば加熱溶融転
写方式で形成する。図２（ａ）〜（ｄ）は加熱溶融転写
方式でのバンプ形成方法を工程順に示す説明図である。
図において、７はマスク、８はベース、９は導電性ペー
スト、１０はスキージ、矢印はスキージ１０の移動方向
である。まず、ベース８にマスク７を重ね合わせる｛図
２（ａ）｝。次に、導電性ペースト９をスキージ１０で
マスク７の開口部に充填する｛図２（ｂ）｝。次に、導
電性ペースト９を充填したマスク７上に配線基板１を位
置決めして搭載する｛図２（ｃ）｝。最後に、加熱して
導電性ペースト９を溶融させ配線基板１にバンプ２とし
て転写する｛図２（ｄ）｝。
【００３３】なお、配線基板１へのバンプ２形成方法と
しては、上記の加熱溶融転写方式以外に、例えば蒸着方
式、めっき方式、ワイヤボンド方式などいずれの方法も
本実施の形態において適用が可能である。さらに、イン
クジェットプリンタ方式の原理を利用し、溶解したはん
だをジェッティングし、バンプ２を形成する方式も本実
施の形態において適用が可能である。
【００３４】配線基板１上の樹脂組成物層３は、液状の
樹脂組成物を配線基板１上に印刷方式にて塗布すること
により形成する。樹脂組成物は配線基板１表面の凹凸に
追従して樹脂組成物層３を形成するため液状であること
が好ましい。
【００３５】図３（ａ）〜（ｃ）は印刷方式での樹脂組
成物層形成方法を工程順に示す説明図である。図におい
て、１１はマスク、１２は液状樹脂組成物、１３はベー
ス、１４はスキージ、矢印はスキージの移動方向であ
る。まず、ベース１３に配線基板１を搭載し、マスク１
１を重ね合わせる｛図３（ａ）｝。次に、液状樹脂組成
物１２をスキージ１４でマスク１１の開口部に印刷方式
にて塗布する｛図３（ｂ）｝。最後に、オーブン中で加
熱して樹脂組成物を半硬化させ、樹脂表面の粘着性をな
くす｛図３（ｃ）｝。なお、液状樹脂組成物１２を印刷
塗布後、バンプ２周辺の残存する空気や液状樹脂組成物
１２中の揮発成分を除去するため減圧脱法を行うことも
可能である。更に、減圧雰囲気中で印刷方式で樹脂組成
物層３を形成するとボイドなく樹脂組成物層３が形成可
能となる。
【００３６】配線基板１への樹脂組成物層３の形成方法
としては、上記印刷方式以外に、例えばキャスト方式、
スピンコート方式、カーテンコート方式、スタンピング
方式などいずれの方法でも本実施の形態において適用が
可能である。
【００３７】液状樹脂組成物１２として、溶剤を含有し
た樹脂組成物も本実施の形態において適用が可能であ
る。配線基板１に塗布後、溶剤を揮発させることにより
樹脂組成物層３を形成する。溶剤としては、樹脂組成物
中の無機系材料以外を溶解させるものであれば特に制限
はないが、例えば、ジメチルスルホキシド、ジメチルホ
ルムアミド、塩化メチレン、クロロホルム、メチルエチ
ルケトン、アセトン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル
などの溶剤単独またはその混合溶剤があげられる。特
に、８０〜１５０℃で揮発が可能な単独および混合溶剤
が好ましく、８０〜１００℃で乾燥でき、樹脂組成物を
溶解させることができる点で、メチルエチルケトンまた
はその混合溶剤が好ましい。
【００３８】本実施の形態に用いる樹脂組成物は、熱硬
化性樹脂である。ただし、熱硬化性樹脂に他の樹脂例え
ば熱可塑性樹脂等やゴムを混合したものも本実施の形態
において適用が可能である。
【００３９】樹脂組成物層としては、半導体分野での使
用実績があり、樹脂組成物に接着性を付与することか
ら、エポキシ樹脂を含むことが好ましい。
【００４０】エポキシ樹脂としては、１分子中に２個以
上のエポキシ基をもつエポキシ樹脂であれば特に制限は
ないが、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビス
フェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポ
キシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ジアリ
ルビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ジアリルビスフェ
ノールＦ型エポキシ樹脂、ジアリルビスフェノールＡＤ
型エポキシ樹脂、テトラメチルビフェノール型エポキシ
樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、シクロペンタジエ
ン型エポキシ樹脂、テルペンフェノール型エポキシ樹
脂、テトラブロムビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フ
ェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹
脂、環式脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステルエポ
キシ樹脂および複素環式エポキシ樹脂等があげられ、単
独またはその混合物が用いられる。なお、上記エポキシ
樹脂の中で、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフ
ェノールＦ型エポキシ樹脂、環式脂肪族エポキシ樹脂お
よびグリシジルエステルエポキシ樹脂は室温で液状の樹
脂である。
【００４１】樹脂組成物層は熱膨張係数を小さくし、低
吸水性を付与するために充填剤を含むことが好ましい。
本実施の形態において用いることのできる充填剤として
は、樹脂組成物の硬化を損なわないものであれば特に制
限はないが、例えば、溶融シリカ、結晶シリカなどのシ
リカ、アルミナ、チッ化ケイ素、炭酸カルシウム、酸化
亜鉛などがあげられる。中でも、得られる樹脂組成物の
熱膨張係数を低下させ、機械的強度を向上させるという
点から、溶融シリカを用いるのが好ましい。さらに、流
動性を付与する点から、球状の溶融シリカが好ましい。
【００４２】本実施の形態で用いる樹脂組成物層は、硬
化後に、１００〜２００℃のガラス転移温度を有するこ
とが好ましい。ここで、ガラス転移温度とは、熱機械分
析（ＴＭＡ）により温度−熱膨張曲線の硬化物のガラス
領域とゴム領域の直線の延長線の交点からガラス転移温
度を求めた値である。ガラス転移温度が１００℃未満で
あると樹脂組成物層の耐熱性が低いため多層配線基板の
信頼性が低下する。さらに、高信頼性を要求される場合
には、ガラス転移温度が１３０〜２００℃であることが
好ましい。
【００４３】本実施の形態で用いる樹脂組成物層は、硬
化後に、ガラス転移温度以下の熱膨張係数が１０〜３０
ｐｐｍ／℃であることが好ましい。中でも、１０〜２０
ｐｐｍ／℃であることがさらに好ましい。ここで、熱膨
張係数は熱機械分析（ＴＭＡ）により求めた値である。
多層配線基板には使用時の温度変化により、樹脂組成物
層３と配線基板１との熱膨張係数の差による熱応力が発
生して樹脂組成物層３と配線基板１との界面に加わるこ
ととなる。この熱応力は配線基板間の電気的接続の信頼
性を悪化させるため、熱応力を避ける必要が生じる。こ
のためには、樹脂組成物層３として配線基板１の熱膨張
係数に近いものが望まれる。配線基板１としてガラスエ
ポキシ銅張り基板を用いた場合、その熱膨張係数は１５
ｐｐｍ／℃である。熱膨張係数を下げるために充填剤と
して溶融シリカを使用するのが望ましいが、この場合、
樹脂組成物層中に約６０重量％以上含有させるのが好ま
しい。
【００４４】配線基板相互の接合を行う装置は、特に制
限はないが位置決め精度、昇温・降温機能の観点からフ
リップチップボンダが本実施の形態において好ましく用
いられ、例えば、市販のフリップチップボンダＣＢ−１
７５０（ミスズＦＡ（株）製）等が使用可能である。
【００４５】以下に、配線基板１としてガラスエポキシ
銅張り基板を、バンプ２として錫―鉛系（錫６３重量
％）の共晶はんだ（融点１８３℃）を、樹脂組成物層３
として、メチルエチルケトンを１２重量％、溶融シリカ
を５３重量％、樹脂成分(エポキシ樹脂およびフェノー
ル硬化剤)３５重量％を含むエポキシ樹脂系ペースト
（１３０℃で液状、２３０℃でのゲル化時間２０秒、ガ
ラス転移温度１５０℃、ガラス転移温度以下での熱膨張
係数２０ｐｐｍ／℃）を、それぞれ用いた場合の、多層
配線基板の製造方法について具体的に説明する。
【００４６】図１において、配線基板１相互の接合は、
バンプ２および樹脂組成物層３を形成した配線基板１を
１３０℃に設定した加熱ステージ５に位置決め固定す
る。また、バンプ２のみを形成した配線基板１を加熱ヘ
ッド４に固定する。加熱ステージ５が１３０℃に加温さ
れているため配線基板１に形成した樹脂組成物層３は溶
融状態となっている。次に、加熱ヘッド４を動かし、加
熱ヘッド４に固定した配線基板１のバンプ２と加熱ステ
ージ５に固定した配線基板１のバンプ２を接触させる。
この時、樹脂組成物層３が溶融状態でかつバンプ２は固
体であるため、配線基板１に形成したバンプ２同士を容
易に接触させることができる。次に、配線基板１の間隔
を、バンプ２同士を接触させた状態で一定に保持したま
ま、加熱ヘッド４を５秒で２３０度まで昇温した後、２
３０℃で１０秒保持し、配線基板１、バンプ２および樹
脂組成物層３を加熱する。樹脂組成物層３およびバンプ
２は共に溶融状態となり相互の配線基板１がバンプ２に
より電気的に接続する。次に、配線基板１の間隔を一定
に保持したまま、加熱ヘッド４を室温まで冷却して配線
基板１、バンプ２および樹脂組成物層３を冷却する。す
ると樹脂組成物層３およびバンプ２は共に固化し、２枚
の配線基板１は接合される。次に、接合された多層配線
基板を、１７０℃に設定したオーブン中で１２時間放置
して樹脂組成物層３を硬化させる。
【００４７】本発明の多層配線基板の製造方法では、樹
脂組成物層３が溶融状態でかつバンプ２は固体状態のた
め、配線基板１に形成したバンプ２同士を容易に接触さ
せることが可能となる。バンプ２として錫―鉛系（錫６
３重量％）の共晶はんだを用いた場合には、その融点が
１８３℃であるため、樹脂組成物層３が１８０℃に加熱
するまでに溶融することが好ましい。中でも、一般的に
用いられるガラスエポキシ基板のガラス転移温度が１３
０℃であることから１３０℃以下で溶融することが好ま
しい。
【００４８】配線基板１に形成した樹脂組成物層３が、
２３０℃で１０秒以内にゲル化しないことが好ましい。
ここで、樹脂のゲル化とは樹脂が反応により流動性を示
さないことをいう。フリップチップボンダでバンプ２が
溶融し配線基板１間を電気的に接続する前に樹脂組成物
層３がゲル化すると、接合部の接続信頼性が低下したり
導通が確保できないといった問題が発生する。そのた
め、樹脂組成物層３は上述のフリップチップボンダを用
いた加熱条件である２３０℃で１０秒以内にゲル化しな
いことが必要となる。
【００４９】また、配線基板同士を接合した後の樹脂組
成物層３が、バンプ２の融点および生産効率の観点から
１８０℃以下の温度でしかも１２時間以内に硬化するこ
とが好ましい。ゲル化を遅くすると硬化時間が長くなる
が、生産効率の観点から１〜３時間であることが更に好
ましい。
【００５０】なお、配線基板１は同形状の配線基板を用
いる以外に、大きさや、形状が異なった配線基板の組み
合わせでも本実施の形態において適用が可能である。
【００５１】また、上述の貼り合わせの工程を繰り返す
ことにより、更なる多層化も可能である。さらに、上記
実施の形態では２枚の配線基板を貼り合わせる場合につ
いて説明したが、複数枚の配線基板を同時に貼り合わせ
ることも可能であり、２枚ずつの貼り合わせを繰り返す
のに比べて製造時間を短縮することができる。
【００５２】実施の形態２．図４（ａ）〜（ｇ）は、本
発明の実施の形態２による多層配線基板の製造方法を工
程順に示す説明図である。バンプ２および樹脂組成物層
３を一方の配線基板１にのみ形成し、他方の配線基板１
にはバンプ２も樹脂組成物層３も形成しなかった以外
は、実施の形態１と同様にして多層配線基板を製造し
た。
【００５３】本実施の形態では、バンプ２および樹脂組
成物層３の両方を一方の配線基板１のみに形成したた
め、実施の形態１のように両方の配線基板２にバンプ２
や樹脂組成物層３を形成する場合に比較して、製造工程
を短縮でき生産効率が向上する。
【００５４】実施の形態３．図５（ａ）〜（ｇ）は、本
発明の実施の形態３による多層配線基板の製造方法を工
程順に示す説明図である。一方の配線基板１にバンプ２
を形成し、他方の配線基板１に樹脂組成物層３を形成し
た以外は、実施の形態１と同様にして多層配線基板を製
造した。
【００５５】本実施の形態では、樹脂組成物層３をバン
プ２の無い平坦な配線基板１に形成できるため、ボイド
無く均一に形成することが可能となり信頼性の向上が可
能となる。
【００５６】実施の形態４．図６（ａ）〜（ｇ）は、本
発明の実施の形態４による多層配線基板の製造方法を工
程順に示す説明図である。２枚の配線基板１を一部が対
向した位置で接合する以外は、実施の形態１と同様にし
て多層配線基板を製造した。
【００５７】実施の形態５．配線基板１が、ビルドアッ
プ法により配線パターンが形成された配線基板１である
以外は、実施の形態１と同様にして多層配線基板を製造
した。
【００５８】所定の配線を施した配線基板を支持基板と
し、この支持基板に絶縁層と導体層をこの順に多層積み
上げ、逐次層間を接続するビルドアップ法では、高密度
に微細な配線が形成できるため、ビルドアップ法で製造
した配線基板１相互を接続した多層配線基板は高密度配
線化が可能となる。
【００５９】ビルドアップ法により製造する配線基板の
層間を接続するビアホールの形成方法としては、フォト
ビア、レーザビア、プラズマまたはサンドブラストによ
るもの等いずれの形成手法をも用いることができる。な
お、上記ビアホールの層間接続には、めっきまたは導電
性ペーストによる方法を用いることができる。また、絶
縁層には熱硬化性や熱可塑性の樹脂が用いられ、形態と
しては液状、ペースト状またはフィルム状のものがあ
り、各々の形態に合わせて積層される。また、外層配線
には、めっきまたは樹脂付き銅箔を積層する方法や銅箔
を加熱加圧成形して接着する方法等が用いられる。上記
いずれの製造方法や構成材料を用いてビルドアップ法に
より製造した配線基板も本実施の形態において適用が可
能である。なお、配線基板１の一方がビルドアップ法に
より配線パターンが形成された配線基板１である場合に
も同様の効果が得られる。
【００６０】実施の形態６．フィルム状態の樹脂組成物
を用いて樹脂組成物層３を形成した以外は、実施の形態
１と同様にして多層配線基板を製造した。なお、フィル
ム状の樹脂組成物の材料としては実施の形態１で示した
ものと同様のものを用いることができる。フィルム状の
樹脂組成物を用いた場合は、ラミネータやホットプレス
等を用い配線基板１上にフィルム状の樹脂組成物を圧着
することにより樹脂組成物層３が形成可能である。本実
施の形態によれば、樹脂組成物がフィルムのため取り扱
いが容易であり生産効率の向上が可能となる。
【００６１】実施の形態７．実施の形態１〜６で製造し
た多層配線基板を用いて半導体装置を製造した。半導体
装置は、バンプ２を形成した半導体チップをフリップチ
ップボンダを用いて多層配線基板に搭載し、アンダーフ
ィルを半導体チップと多層配線基板間に注入して硬化
し、更に半導体チップを搭載した多層配線基板の裏面に
はんだボールを搭載して製造した。なお、多層配線基板
と半導体チップを電気的および機械的に接続するのに、
実施の形態１〜６の方法において、一方の多層配線基板
の代わりに半導体チップを用いて接続してもよい。
【００６２】本実施の形態によれば、高歩留り、短い工
程時間で製造した高信頼性の多層配線基板を用いて半導
体装置を製造するため半導体装置のコスト低減および信
頼性の向上が可能となる。
【００６３】
【発明の効果】本発明の第１の方法に係る多層配線基板
の製造方法は、複数枚の配線基板を備え、これらの配線
基板間が熱硬化性の樹脂組成物を主成分とする樹脂組成
物層で接合されるとともに配線基板相互の配線間がバン
プで電気的に接続された多層配線基板の製造方法であっ
て、少なくとも２枚の前記配線基板を、これらの配線基
板間に前記樹脂組成物層およびバンプを介在させて対向
配置し、前記バンプの融点未満の温度で前記樹脂組成物
層を溶融させた後、前記配線基板の間隔を一定に保持し
ながら前記バンプの融点以上の温度でバンプを溶融さ
せ、前記配線基板相互を電気的に接続後、前記バンプの
融点未満の温度で前記樹脂組成物層を硬化させるので、
工程時間の短縮化を図るとともに歩留りおよび信頼性の
向上を図ることができる。
【００６４】本発明の第２の方法に係る多層配線基板の
製造方法は、第１の方法において、バンプを両方の配線
基板に形成し、樹脂組成物層を少なくとも一方の配線基
板に形成するので、接合後の接続に十分なバンプ量があ
り、接続信頼性の向上が可能である。
【００６５】本発明の第３の方法に係る多層配線基板の
製造方法は、第１の方法において、一方の配線基板にバ
ンプおよび樹脂組成物層の両方を形成し、他方の基板に
はバンプも樹脂組成物層も形成しないので、生産効率の
向上が可能である。
【００６６】本発明の第４の方法に係る多層配線基板の
製造方法は、第１の方法において、一方の配線基板にバ
ンプを形成し、他方の配線基板に樹脂組成物層を形成す
るので、バンプの無い平坦な配線基板に樹脂組成物層が
形成できるためボイド無く均一に形成が可能となり、信
頼性の向上が可能である。
【００６７】本発明の第５の方法に係る多層配線基板の
製造方法は、第１ないし第４のいずれかの方法におい
て、配線基板の少なくとも一方が、ビルドアップ法によ
り配線パターンが形成された配線基板であるので、多層
配線基板のの高密度配線化が可能である。
【００６８】本発明の第６の方法に係る多層配線基板の
製造方法は、第１ないし第５のいずれかの方法におい
て、バンプが鉛―錫共晶はんだであるので、接続信頼性
の向上が可能である。
【００６９】本発明の第７の方法に係る多層配線基板の
製造方法は、第１ないし第５のいずれかの方法におい
て、バンプが鉛を含まないはんだであるので、環境に対
する負荷を低減することができる。
【００７０】本発明の第８の方法に係る多層配線基板の
製造方法は、第１ないし第７のいずれかの方法におい
て、樹脂組成物層は、液状の樹脂組成物を配線基板に塗
布して形成するので、配線基板の凹凸に追従して樹脂組
成物層が形成できるため信頼性の向上が可能である。
【００７１】本発明の第９の方法に係る多層配線基板の
製造方法は、第１ないし第７のいずれかの方法におい
て、樹脂組成物層は、フィルム状の樹脂組成物を配線基
板に貼り付けて形成するので、樹脂組成物がフィルムの
ため取り扱いが容易であり、生産効率の向上が可能であ
る。
【００７２】本発明の第１０の方法に係る多層配線基板
の製造方法は、第１ないし第９のいずれかの方法におい
て、樹脂組成物層がエポキシ樹脂を含むので、樹脂組成
物に接着性を付与することができる。
【００７３】本発明の第１１の方法に係る多層配線基板
の製造方法は、第１ないし第１０のいずれかの方法にお
いて、樹脂組成物層が充填剤を含むので、樹脂組成物層
の熱膨張係数を小さくし、多層配線基板内に発生する応
力を低減でき、さらに低吸水性を付与することができ
る。
【００７４】本発明の第１２の方法に係る多層配線基板
の製造方法は、第１ないし第１１のいずれかの方法にお
いて、樹脂組成物層が１８０℃に加熱するまでに溶融す
るので、樹脂組成物層が溶融状態、バンプは未溶融の状
態で、バンプとバンプまたはバンプと配線基板を接触さ
せることができるため、確実な接触状態が得られ接続信
頼性の向上が可能である。
【００７５】本発明の第１３の方法に係る多層配線基板
の製造方法は、第１ないし第１２のいずれかの方法にお
いて、樹脂組成物層が２３０℃で１０秒以内にゲル化し
ないので、樹脂組成物層およびバンプを同時に溶融させ
た状態で接合が可能となるため接続信頼性の向上が可能
である。
【００７６】本発明の第１４の方法に係る多層配線基板
の製造方法は、第１ないし第１３のいずれかの方法にお
いて、配線基板を電気的に接続した後の樹脂組成物層
が、１００〜１８０℃でかつ１２時間以内に硬化するの
で、バンプの融点未満の温度で比較的短時間で硬化する
ため、製造上の効率に優れている。
【００７７】本発明の第１の構成に係る多層配線基板
は、第１ないし第１４のいずれかに記載の方法により製
造されたものであるので、工程時間の短縮化を図るとと
もに歩留りおよび信頼性の向上を図ることができる。
【００７８】本発明の第２の構成に係る半導体装置は、
第１の構成による多層配線基板を用いたので、コスト低
減および信頼性の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１による多層配線基板の
製造方法を工程順に示す説明図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に関わり、加熱溶融転
写方式でのバンプ形成方法を工程順に示す説明図であ
る。
【図３】 本発明の実施の形態１に関わり、印刷方式に
よる樹脂組成物層形成方法を工程順にを示す説明図であ
る。
【図４】 本発明の実施の形態２による多層配線基板の
製造方法を工程順に示す説明図である。
【図５】 本発明の実施の形態３による多層配線基板の
製造方法を工程順に示す説明図である。
【図６】 本発明の実施の形態４による多層配線基板の
製造方法を工程順に示す説明図である。
【符号の説明】
１ 配線基板、１ａ バンプ搭載部、２ バンプ、３
樹脂組成物層、４ 加熱ヘッド、５ 加熱ステージ、６
オーブン、７ マスク、８ ベース、９ 導電ペース
ト、１０ スキージ、１１ マスク、１２ 液状樹脂組
成物、１３ ベース。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｋ 3/00 Ｃ０８Ｋ 3/00 Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｃ Ｈ０１Ｌ 23/12 Ｈ０１Ｌ 23/12 Ｎ (72)発明者 岡 誠次 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 藤岡 弘文 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4J002 CD021 CD041 CD061 CD071 CD111 CD121 CD201 DE106 DE146 DE236 DJ006 DJ016 EB027 EE037 EH037 EL067 EP017 EV217 FD016 GJ01 GQ01 HA05 5E346 AA12 AA15 AA22 AA32 AA35 AA43 BB01 BB16 CC08 CC09 CC40 DD03 EE02 EE06 EE08 EE43 FF24 FF27 FF36 GG28 HH07 HH33

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数枚の配線基板を備え、これらの配線
    基板間が熱硬化性の樹脂組成物を主成分とする樹脂組成
    物層で接合されるとともに配線基板相互の配線間がバン
    プで電気的に接続された多層配線基板の製造方法であっ
    て、少なくとも２枚の前記配線基板を、これらの配線基
    板間に前記樹脂組成物層およびバンプを介在させて対向
    配置し、前記バンプの融点未満の温度で前記樹脂組成物
    層を溶融させた後、前記配線基板の間隔を一定に保持し
    ながら前記バンプの融点以上の温度でバンプを溶融さ
    せ、前記配線基板相互を電気的に接続後、前記バンプの
    融点未満の温度で前記樹脂組成物層を硬化させることを
    特徴とする多層配線基板の製造方法。
  2. 【請求項２】 バンプを両方の配線基板に形成し、樹脂
    組成物層を少なくとも一方の配線基板に形成することを
    特徴とする請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
  3. 【請求項３】 一方の配線基板にバンプおよび樹脂組成
    物層の両方を形成し、他方の基板にはバンプも樹脂組成
    物層も形成しないことを特徴とする請求項１に記載の多
    層配線基板の製造方法。
  4. 【請求項４】 一方の配線基板にバンプを形成し、他方
    の配線基板に樹脂組成物層を形成することを特徴とする
    請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
  5. 【請求項５】 配線基板の少なくとも一方が、ビルドア
    ップ法により配線パターンが形成された配線基板である
    ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の
    多層配線基板の製造方法。
  6. 【請求項６】 バンプが鉛―錫共晶はんだであることを
    特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の多層配
    線基板の製造方法。
  7. 【請求項７】 バンプが鉛を含まないはんだであること
    を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の多層
    配線基板の製造方法。
  8. 【請求項８】 樹脂組成物層は、液状の樹脂組成物を配
    線基板に塗布して形成することを特徴とする請求項１な
    いし７のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法。
  9. 【請求項９】 樹脂組成物層は、フィルム状の樹脂組成
    物を配線基板に貼り付けて形成することを特徴とする請
    求項１ないし７のいずれかに記載の多層配線基板の製造
    方法。
  10. 【請求項１０】 樹脂組成物層がエポキシ樹脂を含むこ
    とを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の多
    層配線基板の製造方法。
  11. 【請求項１１】 樹脂組成物層が充填剤を含むことを特
    徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の多層配
    線基板の製造方法。
  12. 【請求項１２】 樹脂組成物層が１８０℃に加熱するま
    でに溶融することを特徴とする請求項１ないし１１のい
    ずれかに記載の多層配線基板の製造方法。
  13. 【請求項１３】 樹脂組成物層が２３０℃で１０秒以内
    にゲル化しないことを特徴とする請求項１ないし１２の
    いずれかに記載の多層配線基板の製造方法。
  14. 【請求項１４】 配線基板を電気的に接続した後の樹脂
    組成物層が、１００〜１８０℃でかつ１２時間以内に硬
    化することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか
    に記載の多層配線基板の製造方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１ないし１４のいずれかに記載
    の多層配線基板の製造方法により製造された多層配線基
    板。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載の多層配線基板を用い
    た半導体装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002100142A1 (fr) * 2001-05-31 2002-12-12 Hitachi, Ltd. Tableau de connexions et son procede de fabrication
WO2003056889A1 (en) * 2001-12-25 2003-07-10 Hitachi Chemical Co., Ltd. Connection substrate, multilayer wiring board using the connection substrate, substrate for semiconductor package, semiconductor package, and methods for manufacturing them

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